乐鱼一个假想粒子的“寻宝游戏”—新闻—科学网

?

?

上图 粒子艺术图。下图 光经由过程普朗克卫星的艺术图。普朗克卫星已经经看到了可能由类轴子孕育发生的“千丝万缕”。图片来历：《新科学家》消息网

暗能量与暗物资被称为“21世纪初物理学天空的两朵乌云”，但中国科学院高能物理研究所副研究员高宇以及暨南年夜学理工学院传授杨峤立于接管科技日报记者采访时，不约而同地指出，颠末多年摸索，物理学家最先意想到，被称为轴子的设想粒子，不只可注释暗物资以及强作用的基本对于称性问题，还可注释暗能量以至正反物资不服衡之谜。

鉴在轴子身负破解多个宇宙学谜团的重担，搜刮轴子的“寻宝游戏”也活着界多地热火朝天地开展了。

轴子是“何方神圣”

1977年，物理学家弗朗克 维尔切克的一越日常溜达，永远转变了一些科学家摸索的脚步。

于那次溜达中，他萌发了两个设法。一是厥后被称为希格斯博色子的理论粒子怎样与其他粒子彼此作用；二是假想哄骗轴子作为强电荷宇称（CP）这一理论物理学问题的解决方案。

高宇注释说：“维尔切克所称的‘轴子’，是基在理论物理学家为解决量子色动力学中的对于称性理论所预言的新基本粒子。‘轴子’的英文名是个文字游戏：AXI-ON=轴+粒子，维尔切克其时感觉一个同名的洗涤剂牌号很是合适描写该粒子的性子，因而取了这个名字。”

研究职员指出，轴子假如存于，将遵守量子力学的希奇法则。这象征着它们既可所以波，又可所以粒子。作为粒子，其品质将很是低，约是电子品质的10-11—10-9倍。其宏不雅波长以至以及星系的宽度相称，长达3000光年。

无望展现多个谜团

科学家引入轴子，素质上是但愿它很弱，从而表征出极弱的CP破缺。这致使轴子品质很小，并且理论上险些不与其他粒子彼此作用，而这一点反倒让轴子成了暗物资研究的抱负候选者，由于这些特征刚好与暗物资一模一样。

“暗物资之以是是暗的，就是它们险些不以及光发生彼此作用，既不反射光芒，也不孕育发生光芒，这以及轴子的幽微彼此作用的特征恰好契合。”杨峤立说。

初期宇宙中满盈着年夜量能量。跟着宇宙不停冷却，轴子场最先振荡，以脉动光以及热的情势开释能量，这些振荡携带的能量密度就像暗物资同样演化。

杨峤立注释说：“当轴子的品质很是轻的时辰，宇宙的春秋以至有可能小在轴子场振动一次需要的时间，轴子是以可被看做是一种暗能量。云云一来，宇宙越膨胀，轴子场的能量越年夜，就可鞭策宇宙不停继承膨胀。”

轴子另有望为宇宙中别的两个谜团提供线索。起首是哈勃常数危机。科学家把对于宇宙微波配景的丈量成果与当前的宇宙学尺度模子联合于一路患上出的哈勃常数，一直较着低在按照Ia型超新星以及其他天体物理学标志所得到的不雅测成果。科学家猜测，假如初期宇宙中存于某些近似轴子的粒子，它们可转变基在宇宙微波配景的猜测，从而消弭哈勃常数危机。

其次是正反物资不服衡之谜。宇宙降生时，应该孕育发生了数目不异的正反物资，它们相互相遇后本应当即湮灭，但事实上物资盘踞了主导职位地方。2020年揭晓在《物理评论快报》上的一篇文章指出，于宇宙年夜爆炸之初，轴子场的运动可孕育发生正反物资不服衡，使演化至今的宇宙中物资远远多在反物资，是以万物或者发源在轴子场。

“猎捕”步履各出奇招

鉴在轴子险些不与其他粒子彼此作用，且品质极低，是以探测轴子极具应战性，但一些“猎捕”步履已经经开启。

今朝最年夜的试验是美国华盛顿年夜学的轴子暗物资试验（ADMX），其方针是哄骗磁场捕获衰变为光子的轴子。从理论上来讲，宇宙中的轴子可以于超导磁铁包抄着的微波谐振腔内转化成低能的微波光子，微波光子经谐振腔放猛进而被探测器探测到。

欧洲核子研究中央的“轴子太阳千里镜”则另辟蹊径，哄骗X射线千里镜探测太阳孕育发生的轴子。太阳中的核反映历程会孕育发生中微子、高能光子等多种粒子，也可能孕育发生轴子，并且孕育发生的轴子动能极高，其转换孕育发生的光子能量于X射线波段，可用X射线千里镜不雅测到。

此外，轴子—光子振荡可转变遥远星体的能谱外形，于我国的硬X射线调制千里镜、500米口径球面射电千里镜、引力波暴高能电磁对于应体全天监测器卫星、高海拔宇宙线不雅测站等高精度或者高能量天文不雅测中或者能捕获到其“千丝万缕”。

近几年来，各类新型小试验也层见叠出����APP，这些试验哄骗了轴子品质规模很广的特色。英国谢菲尔德年夜学名为“隐蔽区量子传感”的新试验将在2024年启动。与其他轴子搜刮试验比拟，该试验可于靠近绝对于零度的温度下运转，这将使试验基本上处在量子状况，是以无望比其他试验更敏捷。

杨峤立说，日益成熟的轴子尚有宽阔的参数空间有待摸索。美国麻省理工学院以及耶鲁年夜学、意年夜利国度核物理研究院、韩国轴子以及周详物理中央等国际一流年夜学以及科研机构都于踊跃开展相干研究。

高宇以及杨峤立都以为，以ADMX为代表的共振腔试验技能使国际上呈现了暗物资轴子的征采热潮。今朝海内已经具有赶超国际进步前辈程度的试验前提，诸多探测方案如自旋磁丈量以及多种共振腔正于踊跃鞭策中，此中一些是海内自立提出的原创性方案。

出格声明：本文转载仅仅是出在流传信息的需要，其实不象征着代表本消息网不雅点或者证明其内容的真实性；如其他媒体、消息网或者小我私家从本消息网转载使用，须保留本消息网注明的“来历”，并自大版权等法令义务；作者假如不但愿被转载或者者接洽转载稿费等事宜，请与咱们联系。/乐鱼

上一篇:乐鱼研究发现心理治疗和生活方式改善有助提升肠道健康—新闻—科学网 下一篇:乐鱼西湖大学大一本科生论文入选人工智能领域顶级学术会议—新闻—科学网