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深空现奇特"暗物质环" 宇宙80%组成或现身(图)

http://www.kexue.com 2013-12-12 10:25:41 凤凰科技  发表评论


哈勃太空望远镜产生的复合图片显示了星系群Cl 0024+17附近如幽灵般的暗物质“环”

  近日研究人员表示,利用超导回路他们已经检测到组成宇宙大部分物质的神秘暗物质。暗物质是宇宙最大的谜团之一——它是一种不可见的物质,据称组成了宇宙全部物质的5/6。目前进行的科学调查表明暗物质是由一种新型粒子组成,后者会与宇宙中所有已知的力,除了重力,发生微弱的相互作用。由于暗物质不可见且几乎完全不可触摸,所以只能通过它产生的引力拖拽作用监测它们的存在。

  利用深埋在地下的大型传感器阵列进行的实验试图鉴别暗物质与其它粒子发生罕见碰撞时发出的微弱信号。截至目前,没有任何研究监测到任何暗物质的足迹。

  现在英国伦敦大学玛丽皇后学院的理论物理学家克里斯蒂安·贝克(Christian Beck)表明,较小的台式探测器或可能监测轴粒子,后者是暗物质粒子的首要理论候选者。近期的理论研究表明轴粒子可能会聚集在一起,形成物理家们所谓的波色-爱因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensates)的超级粒子。“我开始思考的并非单个轴粒子的行为,而是很多轴粒子堆积在一起的集体行为。”贝克说道。

  贝克注意到描述这些轴粒子运动的方程式非常类似于控制名为S/N/S约瑟夫森结(S/N/S Josephson junction)的特殊回路的方程式,这种设备是由两个超导体组成,两者通过一层薄薄的金属层分开。

  贝克计算出轴粒子在流经这些设备时可能会留下可监测的电子信号。“这开启了寻找轴粒子的、前人未设想过的新途径。”贝克说道。如果这一想法是正确的,贝克表示证据可能已经出现了——在2004年探索S/N/S约瑟夫森结噪声级的一项实验里发现了一种未知起源的信号。如果这一信号来自于轴粒子,那么这意味着,经贝克的计算,这些粒子的质量大约是电子的40亿分之一。

  为了证实或者否决2004年实验里产生的信号来自轴粒子,科学家们需要进行进一步的实验,他们必须尤为关注屏蔽任何外来辐射。此外,预计地球在6月经过星系暗物质光晕时自转移动的更快,在12月则移动更慢,因此如果信号来自轴粒子,那么这些设备检测的这类信号的数量应该在全年有所波动起伏。“我希望尽快与我的同事合作进行测试,”贝克说道。这项研究发表在12月2日的期刊《物理评论快报》上。

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