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美国科学家未探测到暗物质粒子

已有 5037 次阅读 2013-11-1 19:42 |个人分类:生活点滴|系统分类:海外观察

根据今日《科学》报道,研究人员使用在南达科他桑福德地下的大型地下氙(勒克斯)探测器,通过分析探测结果显示,没有迹象证明轻量级暗物质粒子存在。大质量弱相互作用粒子(WIMPs)是物理学家推测出的最佳暗物质粒子。大多数理论家估计,如果大质量弱相互作用粒子确实存在,该探测装置比其他类似装置具有更大的灵敏性,如果这种粒子确实存在,探测到的可能响将达到数百次以上。但是实验结果是没有探测到,如果这一结果可被确认,那么对暗物质的长期争论将会告一段落。

在宇宙学中,暗物质(darkmatter),是指无法通过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。

现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。而根据ΛCDM模型,由普朗克卫星探测的数据得到:整个宇宙的构成中,我们常说的物质占4.9%,而暗物质则占26.8%,还有68.3%是暗能量(质能等价)。暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性,对结构形成也非常关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质(和暗能量)的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。

大质量弱相互作用粒子(Weaklyinteracting massive particles,简称WIMP),是一种仍然停留在理论阶段的粒子,是暗物质最有希望的候选者。理论预言这种粒子应该有以下两个特点:1、粒子只通过弱核力和引力产生相互作用,或者粒子的相互作用截面小于弱核力作用截面;2、与普通粒子相比质量较大。

由于它们不参与电磁力作用,因此无法被直接探测到;由于它们不参与强核力作用,因此它们基本上与普通物质不发生相互作用;由于它们较大的质量,因此它们运动的速度相对缓慢,因而能够成团聚集。根据以上特点,WIMP被认为是最有可能的“冷暗物质”候选者。

现在很多实验正在寻找在理论上的“大质量弱相互作用粒子”(WIMPS)的粒子,它最有可能是暗物质。各个实验在地下的那些订做的设备全都等着一颗“大质量弱相互作用粒子”撞击原子核并引起一次反弹的时刻的到来。这样的实验必须在地下进行,以防止宇宙射线干扰结果。今天美国的实验室给我们的结果是“没有看到暗物质粒子”



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