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寻找"隐形世界" 首个暗物质粒子信号或接近发现

http://www.kexue.com 2013-08-05 09:02:01 腾讯科学  发表评论


哈勃太空望远镜探索Abell1689星系团中心物质群,引力透镜暗示这里存在大量的暗物质

  暗物质是宇宙中极为神秘的事物,占全宇宙质能的26%左右,目前科学家对暗物质的探索结果发现天体系统周围“遍布”暗物质,银河系周围存在大量的暗物质团,那么这些物质是由何种粒子构成的呢?

  大质量弱相互作用粒子可能是冷暗物质粒子的候选者,对暗物质粒子的探索需要对其基本参数有所了解,比如暗物质粒子质量,目前大多数暗物质粒子质量的估算涉及到对速度分布的假设,但是该方法存在较高的不确定度,英国诺丁汉大学物理学家最新提出了不需要假设的速度分布模型,这标志着我们可以一个无偏方法精确测量其质量。

  虽然物理学家们并不知道暗物质到底是什么,但是大质量弱相互作用粒子(WIMPs)是一个候选者,科学家可以在实验室中通过直接或间接的手段探测该粒子。为了获得更多的数据,研究人员对银河系晕暗物质粒子的速度分布进行假设,与实验中观察到的现象进行比对,通过情况下银河系晕标准模型可以获得速度分布假设,但是最新的调查显示这种模式并不准确,会导致对速度分布判断的不确定性,最终使得在估算大质量弱相互作用粒子过程中出现较大的偏差。

  诺丁汉大学物理学家Bradley J. Kavanagh认为暗物质粒子肯定是一个新的粒子,并超出标准模型的范围,我们对暗物质粒子质量的探索可洞察到一些新的物理理论。到目前为止,我们依然没有在探测实验中直接发现并证实暗物质粒子信号,未来科学家或将使用更大的探测器和更长的时间来“狩猎”暗物质粒子。在改变方法后,我们可以测量暗物质粒子三维速度分布,而不是仅仅只有一维的速度分布,同时还可以对银河系周围的暗物质晕进行探索。

  到目前为止,科学家并不知道暗物质粒子与普通原子核之间相互作用的强弱,也不清楚大型暗物质粒子探测器会何时探测到大质量弱相互作用粒子的信号,或许此类作用强度非常弱,低于目前探测器检出下限(再降低两个数量级),如果我们幸运的话可能在未来数年内发现第一个暗物质粒子信号。本项研究发表在《物理评论快报》上,作者为Bradley J. Kavanagh和Anne M. Green。(Everett)

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