2019年,继续寻找暗物质

文章作者:管理一号 | 2019-01-14
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LSST效果图图片来历:LSST官网

国际中藏着某种奥秘的东西,它看不见摸不着,咱们仅能经过它施加给国际万物的引力,得知它的存在,这就是所谓的“暗物质”。暗物质关于解说恒星在星系中的运动以及人类观测到的其他国际现象必不可少,或许是许多国际作业的“暗地黑手”。

从上世纪80年代起,物理学家缔造了一系列高精尖勘探器,来寻觅暗物质,但到目前为止,即便在最顶级杂乱的试验中,暗物质也没有暴露过哪怕一丝真容。

2019年,在暗物质玩的这场“躲猫猫”游戏中,科学家们将进入博弈的新阶段。从藏身地下的巨大勘探器到居高临下傲世全天的大型望远镜,本年将进行的四大暗物质试验或许会给咱们带来惊喜。

LIGO晋级协助寻觅暗物质

2015年,“激光干涉仪引力波天文台”(LIGO)初次直接观测到引力波,让国际为之震动和欢腾。在对设备进行一系列晋级后,它将于本年早些时候开端第三轮观测。到时,它搜集的数据将比以往任何时候都多。有科学家称,运用引力波数据有望提醒暗物质的“蛛丝马迹”。

2018年,有研讨人员提出,假如国际某处潜伏着一个质量很小的“暗光子”,它的信号或许会在LIGO数据中呈现,导致引力波特征呈现十分特别的不规则性。

暗光子是人类设想的一般光粒子的双胞胎粒子,假如它们存在,将是解说暗物质的一种办法。

研讨人员期望,地上和未来的依据太空的引力波勘探器可以做出严重发现,使暗物质研讨尘埃落定。

跟着LIGO“王者归来”,科学家很有或许在引力波数据中发现暗物质存在的依据。

澄清慵懒中微子“实在身份”

慵懒中微子也被以为是暗物质的候选粒子。在新的一年里,物理学家企图厘清两者的联系。

早在上世纪90年代,在美国洛斯阿拉莫斯国家试验室中运转的液体闪耀中微子勘探器(LSND)试验中,科学家发现了一种被称为“慵懒中微子”的奥秘新粒子的依据。然而在接下来的20多年中,这一成果一向无法重复,其他试验没有找到任何关于该粒子的痕迹。

2018年,作业俄然呈现了起色:美国费米国家加快器试验室的“助推器中微子试验”(MiniBooNE)再次勘探到了该信号,标明除了电子中微子、μ中微子和τ中微子外,第四种中微子——慵懒中微子或许真的存在。

中微子可以简直不受阻止地穿过其他物质,就好像其他物质不存在相同,因而被称为“鬼魂粒子”。但常见的三种中微子质量太小,不或许是构成暗物质的成分。而慵懒中微子是一种质量更大、与一般物质间的彼此作用也更弱的中微子。

有科学家以为,假如慵懒中微子的质量足够大,就或许是寻觅已久的暗物质。他们期望能在2019年澄清楚慵懒中微子的“实在身份”。

大型归纳巡天望远镜“开眼”

“大型归纳巡天望远镜”(LSST)是科学家们正在智利缔造的一台望远镜,每隔15秒,它就可以拍摄到大片天空的具体图画;每3天就能完结一次全天空扫描。

众所周知,暗物质刻画了星系及其恒星彼此运动和彼此作用的办法。LSST的方针是供给有关国际怎么运作的史无前例的细节,这应该能为天体物理学家供给很多有关暗物质性质及其在国际中所起作用的数据。

2019年,研讨人员将初次翻开该望远镜重达2800千克的“眼睛”,让其对整个天空投去厚意的一瞥。LSST有望在2022年进入彻底运转状况,并在智利北部的帕切翁山翻开为期10年的全天巡视。在10年时间里,它将对取得的图画进行比较,以追寻天空的改变规则,为了解暗物质怎么“搅动”国际供给最深化的数据资源。

捕捉氙气与暗物质磕碰发作的微光

一向以来,粒子物理学家估测,暗物质的第一个直接标志或许是一道亮光:因为暗物质在十分暗的房间内与慵懒物质发作磕碰,这些物质会宣布弱小的光斑。几十年来,科学家依据这一原理缔造了勘探器,但迄今为止,没有一个勘探器发作断定的成果。

因而,有不少科研团队决议另辟蹊径——有的对现有设备进行晋级,还有的则是建新的勘探器来寻觅暗物质。

2019年,我国科学家将在“粒子和天体物理氙勘探器”(PandaX)渠道上努力作业,该渠道昼夜不停地盯着氙气寻觅亮光——假如氙原子同暗物质粒子发作磕碰,发作的微光将会被勘探器捕捉到。科学家正加快晋级该勘探器,期望在2019年—2020年完结大部分作业。晋级后的勘探器将称为“PandaX-xt”,可包容4吨氙气。

美国的暗物质研讨人员也不甘示弱。坐落美国南达科他州一座抛弃金矿地下约一英里处的“大型地下氙试验(LUX)”也将全面晋级,更名为“LUX-Zeplin”,包容10吨液态氙。与“PandaX-xt”相同,该项目或许要到2020年之后才竣工。

意大利也方案将其勘探器“XENON”晋级至8吨液态氙规划,名为“XENON-nt”,晋级或许在2019年完结。

上述四种搜索办法,会让科学家在2019年取得暗物质的切当依据吗?咱们并不断定。或许暗物质真的存在,不过是以截然不同于咱们预期的办法存在。

不管怎样,人类对国际的探究永无止境,许多未解之谜等候解开。比起找到暗物质,更大的探究还在后边,但暗物质像一把钥匙,可以翻开物理学更深层次理论的大门。

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