科學(xué)家提出用GPS衛(wèi)星探測(cè)暗物質(zhì)設(shè)想
當(dāng)暗物質(zhì)掃過(guò)時(shí)可能會(huì)使GPS系統(tǒng)的原子鐘變得不同步
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 2014-11-19 常麗君
暗物質(zhì)影響著星系的形成，無(wú)處不在卻難以捉摸。最近，美國(guó)和加拿大物理學(xué)家提出，為我們提供城市導(dǎo)航的GPS（全球定位系統(tǒng)）設(shè)備有可能成為直接探測(cè)和測(cè)量暗物質(zhì)的強(qiáng)大工具。研究小組在今年召開(kāi)的科學(xué)會(huì)議上提出了這一理論，被科學(xué)團(tuán)體廣為接受，相關(guān)論文提前在線(xiàn)發(fā)表于今天的《自然•物理學(xué)》雜志上。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月17日?qǐng)?bào)道，美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)科學(xué)學(xué)院教授安德烈•德拉維安科和維多利亞大學(xué)、加拿大理論物理學(xué)周界研究所的馬克西姆•珀斯拜洛等人提出了一種新方法，用GPS衛(wèi)星及其他原子鐘網(wǎng)絡(luò)來(lái)尋找暗物質(zhì)，對(duì)比各鐘的時(shí)間以找出差異。
“對(duì)于暗物質(zhì)，我們除了欠缺實(shí)體的觀(guān)察證據(jù)，連它的屬性也不甚了解。有些粒子物理學(xué)研究設(shè)想，暗物質(zhì)是由類(lèi)似重粒子的物質(zhì)構(gòu)成，但這種設(shè)想未必是真。”德拉維安科說(shuō)，“現(xiàn)代物理學(xué)和宇宙學(xué)只能解釋宇宙中5%的普通物質(zhì)和能量，對(duì)剩下的部分還無(wú)法解釋。”
有證據(jù)顯示，在這些神秘物質(zhì)能量中，暗能量占約68%，剩下的27%就是通常所知的暗物質(zhì)，雖然人們看不見(jiàn)，也無(wú)法直接探測(cè)和測(cè)量它們。
“我們的研究旨在實(shí)驗(yàn)一種探測(cè)暗物質(zhì)的想法，暗物質(zhì)的組織形式可能是類(lèi)似氣體的拓?fù)淙毕荽蠹?，或能量破缺?rdquo;德拉維安科說(shuō)，“我們認(rèn)為，當(dāng)暗物質(zhì)掃過(guò)時(shí)，用高靈敏原子鐘網(wǎng)絡(luò)來(lái)探測(cè)這些缺陷，就可能探測(cè)到暗物質(zhì)。哪里的鐘出現(xiàn)了不同步，就知道可能有暗物質(zhì)、拓?fù)淙毕萁?jīng)過(guò)這里。我們的設(shè)想是把GPS衛(wèi)星坐標(biāo)群作為人類(lèi)建造的最大暗物質(zhì)探測(cè)儀。”
德拉維安科正在與內(nèi)華達(dá)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室主管杰夫•布萊維特合作，共同分析來(lái)自30個(gè)GPS衛(wèi)星的原子鐘數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)原子鐘網(wǎng)絡(luò)，如GPS現(xiàn)有的地面網(wǎng)絡(luò)，可作為尋找拓?fù)淙毕莅滴镔|(zhì)的強(qiáng)大工具。在暗物質(zhì)影響下，原本同步的鐘會(huì)變得不同步，放在不同地方的原子鐘的時(shí)間可能出現(xiàn)明顯差異。
布萊維特說(shuō)：“我們知道暗物質(zhì)一定在那，因?yàn)樗屟匦窍档墓饩€(xiàn)發(fā)生了彎曲，但我們沒(méi)有證據(jù)顯示它是由什么構(gòu)成的。如果它不在那兒，我們所知的普通物質(zhì)是不足以把光線(xiàn)彎曲得那么厲害的。這是科學(xué)家知道星系內(nèi)外有大量暗物質(zhì)的途徑之一。一種可能是，這種類(lèi)氣體暗物質(zhì)不是由普通物質(zhì)粒子構(gòu)成，而是宏觀(guān)的、時(shí)空纖維的缺陷。”
布萊維特解釋說(shuō)：“地球在星系中運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)經(jīng)過(guò)這種氣體。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，就像暗物質(zhì)構(gòu)成的星系風(fēng)吹過(guò)地球系及其衛(wèi)星。當(dāng)暗物質(zhì)吹過(guò)時(shí)，可能會(huì)讓GPS系統(tǒng)的鐘變得不同步，這一指標(biāo)大約持續(xù)3分鐘。如果暗物質(zhì)讓原子鐘的時(shí)差超過(guò)10億分之一秒，我們就能很輕易地探測(cè)到。”
