物理學家仍然無法找到暗物質粒子,但縮小了假想粒子的質量範圍

2020-11-22 孜然實驗室

如果存在，這種亞原子粒子可能是宇宙難以捉摸的質量的來源

ADMX實驗（如圖所示）排除了另一種可能的質量，這些可能的質量是被稱為軸子的可構成暗物質的粒子。

物理學家正在一點一點地挖掘出被稱為軸子（axion）的假想粒子的可能質量。

如果它們存在，則這種亞原子粒子可以組成暗物質，暗物質是遍布宇宙的神秘質量源。預計軸子將非常輕巧 – 相當於電子質量的十億分之一到萬億分之一。但是，物理學家在《Physical》雜誌上發表的ADMX實驗報告聲稱沒有發現質量為百萬分之2.81至百萬分之3.31電子伏特（介於電子質量的大約5.5萬億至6.5萬億分之一之間）範圍內的可探測粒子。

科學家們期望軸子的質量在電子伏特的百萬分之一至千分之一之間。以前，ADMX搜索的範圍很小，而科學家現在正在擴大範圍。ADMX的聯合發言人，華盛頓大學西雅圖分校的物理學家格雷·雷布卡（Gray Rybka）說，新的結果是「探索整個合理範圍的漫長道路」。

根據《物理評論快報》上另一篇發表的論文，另一組物理學家正在尋找質量約為6.7百萬分之一電子伏特的軸子。作為CAPP-8TB實驗的一部分，這些研究人員也沒有發現粒子的跡象，儘管他們的實驗還不夠靈敏，無法排除在該質量範圍內存在軸子的可能性。

這兩個實驗都尋找當軸子被轉化為磁場中的光子粒子時產生的信號。調整檢測器以搜索特定頻率的光，這些頻率對應於不同質量的軸子。

以前的大多數暗物質實驗都在尋找一種稱為WIMP的不同類型的假設粒子，但沒有發現任何東西，導致一些人將找到暗物質的希望寄托在尋找在軸子上。

雷布卡說，每次搜尋新的質量範圍時，都有機會發現軸子。「我們也許會得到幸運的光顧。」

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