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物理学家仰望太空寻找暗物质粒子

科学
wanwan (42055)发表于 2021年10月20日 19时38分 星期三
来自黑暗之潮
宇宙大约 85% 的质量“丢失”了——可以推断出其存在但看不到它们。人们多年来对“暗物质”提出了不同的解释,从未被发现的粒子到黑洞,不一而足。一个特别的解释正重新引起人们的注意:轴子(axion)。研究人员将目光投向太空,希望追踪到它。

轴子是一种假设的轻粒子,其存在将解决两个主要问题。首先是自 1960 年代以来一直备受关注的强 CP(电荷宇称守恒) 问题,即为什么构成质子和中子的夸克和胶子遵循某种对称性。轴子将证明这是由一个看不见的场造成的。

其二是暗物质。加拿大滑铁卢 Perimeter Institute for Theoretical Physics 研究所的理论物理学家 Asimina Arvanitaki 认为,轴子是“暗物质的绝佳候选”。轴子会以和我们期望的暗物质完全相同的方式聚集在一起,并且它们的特性能很好地解释为什么它们是如此难以被发现——也就是说,它们非常轻,并且难以与常规物质互相作用。

一组科学家今年早些时候报告,他们可能发现了中子星产生轴子的证据。自 1980 年代以来,物理学家一直认为,如果轴子确实存在,它们应该在中子星的热核内产生,中子和质子在那里以极高的能量互相撞击。

轴子的质量应该比电子小数十亿倍,它们因此能逃离致密的中子星内核,进入太空。在如此强磁场作用下,轴子预测会变成普通的光子。穿过中子星磁场的轴子会转变成 X 射线光子。