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揭神秘"暗物质风" 受太阳引力影响或增搜寻难度

http://www.kexue.com 2014-01-16 08:58:18 凤凰科技  发表评论


太阳引力也许是人类迟迟未能发现暗物质的根本原因

  暗物质的搜寻者可能需要查一下日历了,太阳的引力可能会改变从地球上监测暗物质信号的时间,这将导致寻找这种隐匿的物质变得更加困难。

  不可见的暗物质被认为组成了宇宙的大部分物质。物理学家希望监测到的暗物质是以弱相互作用大质量粒子( weakly interacting massive particles,简称WIMPs )的形式出现,且出现在地下探测器里与正常物质发生碰撞时。

  有人辩论称这种相互作用的速率可能因季节而有所不同,因为地球的轨道导致它们费力的通过充满星系的暗物质云。当行星进入这些“WIMP风”时,也就是大约6月1日,我们应该会监测到更多暗物质,在12月,当地球顺风移动时,我们能够观测到的数量应该相对更少。

  在此之前进行的两项实验,包括在意大利格朗萨索国家实验室使用的DAMA探测器,以及在美国明尼苏达州苏丹相干锗中微子技术(CoGeNT)探测器,报告称观察到这种季节信号。但这些论调引来了不少怀疑,因为更加敏感的探测器都没有任何发现。

  现在,美国普林斯顿大学的本杰明-赛法蒂(Benjamin Safdi)和他的同事注意到所有试验都忽略的某个因素:太阳。随着WIMPs经过太阳系,太阳的引力将会导致它们的轨道弯曲,从而导致粒子流集中在地球轨道上的某个特定位置。这种效应会改变发生碰撞次数最多的日期,从几天到几个月,具体取决于WIMPs的质量和速度。“这种力量弯曲了暗物质风,而这种方式在此之前并未注意到。”

  WIMP碰撞最大值的日期将会改变且取决于它们的能量,这一事实将导致未来需要更尖锐的手术刀将真正的暗物质信号从背景噪音里剔除出来。“我们的结果为直接的暗物质监测实验提供了将真正的星系暗物质交互作用与背景区别开来的绝佳方法。” 赛法蒂说道。“很难想象一个背景源会模仿这种取决于能量的改变。”

  然而,这项研究并没有解释DAMA发现的可能的暗物质信号,但利用新的方法重新分析这些数据可以帮助支持或者否决这些结果,赛法蒂说道。“数据里已经有略微的趋势表明它与我们对引力聚焦效应的预测相一致,也即碰撞最大值从6月1日向后移动,”研究小组成员、普林斯顿大学的塞缪尔-李(Samuel Lee)这样说道。“我们研究的关键之一便是解释引力聚焦效应或可以排除或者证实暗物质对DAMA的年度时间调整做出解释。”

  美国罗德岛普罗维登斯布朗大学物理学家理查德-盖兹凯尔(Richard Gaitskell)表示这项最新的研究可能非常重要,它能够帮助设计未来的实验布置,盖兹凯尔正在南达科塔进行一项名为LUX的暗物质直接探测实验。

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