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暗物质猎手正在搜索轴子 试图解开宇宙膨胀之谜


空间似乎没有足够的东西漂浮在其中让它如此迅速地膨胀起来。换句话说,宇宙膨胀的速度比我们的物理学说的要快得多。据专家们的最佳计算,星系的旋转速度快得令人难以置信,因为所有的东西都在飞速旋转,我们期望这些螺旋体的行为就像失控的旋转木马,把金属马甩出去。宇宙中似乎没有足够的东西将它们固定在一起。然而,银河系并没有漂移开来。


物理学家称"缺失"的东西将宇宙向外推,而将星系固定在一起的部分大概是为暗物质。两者都不与光或我们能看到的物质相互作用,所以它们基本上是不可见的。暗物质和暗能量加起来占了宇宙的95%。最近发表在《科学进展》杂志上的一篇评论文章的作者在谈到暗物质表示,它很可能由一种或多种类型的基本粒子组成。

暗物质是完全难以捉摸的。但是为了解开它的秘密,科学家们已经从宇宙的阵容中挑选出了一些嫌疑人,而且到目前为止,最受欢迎的粒子是一个奇怪的小斑点,叫做轴子。自从科学家们开始猎取轴子以来,已经过去了40年。这些搜索中的大多数主要是利用行动场与电磁场的相互作用。例如,欧洲核子研究中心开发了轴子搜索望远镜,这台机器是为了寻找太阳核心中产生的粒子的一丝痕迹而建造的。在我们的恒星内部,有强大的电场,有可能与轴子相互作用。


现在,科学家们仍在寻找它们,同时假设质量的范围非常广泛。然而,最近,研究人员提供的证据表明,该粒子可能在40至180微电子伏特之间。那是难以想象的小,大约是一个电子质量的10亿分之一。由于与标准模型粒子和场的耦合非常弱,轴子信号预计将非常狭窄,而且极其微弱。从本质上讲,即使微不足道的轴子尽力向我们发出它们存在的信号,我们也可能错过它们。它们的提示可能非常弱,我们几乎注意不到。

尽管有这些障碍,轴子的搜寻工作仍在进行。大多数科学家认为,它们一定存在于某个地方。

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