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目前世界上对暗物质的探测主要可分成直接,间接和加速器三个方面。直接探测放在很深的地下,以屏蔽干扰;间接探测可以在地面,也可以在太空。探测的对象是暗物质粒子与物质作用产生的信号,或是湮灭产生的次级粒子信号。
如果银河系晕中含有WIMPs,那么地球表面每平方厘米在每一秒钟都会有数百乃至数千个WIMPs穿过,所以,探测这些WIMPs是暗物质存在最有说服力的证据。WIMPs在穿过地球时,有一定的概率与地球上的原子发生弹性碰撞,从而引起原子的反冲,地基试验可以探测这种反冲信号,进而确认WIMPs的存在。但是,因为WIMPs与可见物质的相互作用极弱,想要获得这种信号非常困难。
地基探测试验设备都被深埋在地下,从而可以最大程度地降低宇宙线等其它粒子与原子碰撞作用信号的干扰。当前主要的探测技术有两种:低温探测器,工作在100km以下的探测器,探测WIMPs碰撞晶体(如锗等)时产生的热量;诺布尔液体(Nobleliquid)探测器,探测WIMPs碰撞液态氙或氩引起的闪光。
如果WIMPs被宇宙天体俘获湮灭产生等次级粒子,这样可以通过 连续谱的截断来寻找暗物质,间接法就是通过探测这些次级粒子来确认WIMPs的。一种有效的方法是通过探测在太空中湮没粒子所产生的单能
峰或e能谱边缘来识别WIMPs。
在加速器上把普通粒子加速到高能,通过碰撞将暗物质粒子制造出来,并研究其物理特性。但是暗物质粒子即使被制造出来也不会被探测器发现,所以只能通过其它可见粒子的损耗能量来推断出是否有这样的粒子产生。
欧洲大型强子对撞机是目前世界上最大的强子对撞机,它的设计目标是将两个反向回旋的质子束流进行对撞,质子束流的总能量最高可达14万亿电子伏特。借助对撞试验,有希望发现暗物质粒子存在的证据。但要在加速器上进行暗物质实验,需要很高的能量,至今所有的加速器实验还没有发现暗物质粒子的迹象。
全世界每年花费大量经费寻找暗物质,但都走进了误区。普遍认为暗物质不发光、不参与电磁作用。然而背景辐射的探测表明,暗物质参与电磁作用。且暗物质密度分布显著影响暗物质的传播方向。如果不走出误区,只会耗费大量金钱,根本找不到暗物质。
无论是直接探测还是间接探测,目前仍没有捕捉到暗物质。暗物质在宇宙中普遍存在,且质量占比远超可见物质,然而仍无法确定暗物质的组成与结构,因此应该思考其原因并重新审视暗物质的构成。
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