遍尋暗光子受挫 暗物質(zhì)理論陷入瓶頸
美科學(xué)家建議更新現(xiàn)有暗物質(zhì)探測(cè)設(shè)備
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 2014-11-1 房琳琳
三位物理學(xué)家在《物理評(píng)論快報(bào)》上發(fā)表的一篇論文中指出，建設(shè)于上世紀(jì)80年代初的實(shí)驗(yàn)裝置的消極運(yùn)行結(jié)果，已然讓找尋暗光子的蹤跡面臨瓶頸。
布賴(lài)恩•百特爾和另兩位作者指出，應(yīng)該可以建造一種相對(duì)便宜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用來(lái)檢測(cè)暗物質(zhì)基本觀(guān)點(diǎn)中暗光子這一概念，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要么支持它、要么完全摒棄它。
暗光子是證明暗物質(zhì)存在的一種概念假設(shè)。暗物質(zhì)是一種神秘的東西，物理學(xué)家認(rèn)為它擁有宇宙重力，沒(méi)有它，一切將四處飛散?？茖W(xué)家推斷出宇宙中約27%的成分由暗物質(zhì)組成。在銀河系里，暗物質(zhì)比熟知的普通物質(zhì)多了20倍以上，地球以及太陽(yáng)系在這個(gè)銀河系中的暗物質(zhì)“霧霾”里運(yùn)動(dòng)。
然而，在粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中卻無(wú)法找到暗物質(zhì)的解釋。暗物質(zhì)的本性之謎被普遍認(rèn)為是21世紀(jì)物理和天文學(xué)中最具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題之一。不幸的是，沒(méi)有人能找到暗物質(zhì)存在的可見(jiàn)證據(jù)。
目前的理論認(rèn)為，暗物質(zhì)由大質(zhì)量微弱相互作用的粒子（WIMPs）組成，這種粒子只能通過(guò)弱核力相互作用。全世界物理學(xué)家建起各種探測(cè)裝置，寄希望于觀(guān)察到一個(gè)此類(lèi)粒子的脈沖回聲，但都以失敗告終。
與此同時(shí)，其他一些想法讓物理學(xué)家輾轉(zhuǎn)反側(cè)，比如一種觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為就存在χ粒子（如果真的存在，它會(huì)通過(guò)一種類(lèi)似電磁的力量與其他粒子相互作用），它們能被暗光子傳導(dǎo)和搬運(yùn)。如果這樣的暗光子確實(shí)存在，暗物質(zhì)理論將會(huì)繼續(xù)存在，暗光子還能與其他“普通”物質(zhì)相互作用，而這種作用過(guò)程可以被觀(guān)察到。這是舊實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)的理論來(lái)源。
從1980年到1982年，位于美國(guó)門(mén)洛帕克市的SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)了“束流收集器”實(shí)驗(yàn)裝置，能將一束高能電子擊入鋁目標(biāo)物，然后觀(guān)察從被激發(fā)的目標(biāo)物和背后的“沙丘”中到底能看到些什么。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，百特爾認(rèn)為，與一些高能電子束中的電子相互作用的高能χ粒子應(yīng)該能被激發(fā)出來(lái)，但是，建設(shè)束流收集器的研究人員報(bào)告稱(chēng)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)反沖電子。
舊的實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有反對(duì)有關(guān)χ粒子或者暗光子的整體思路，但從另一個(gè)角度證明了，圍繞它們形成的理論需要更多深入思考，以便更好地描述它們的實(shí)際屬性。
為此，其他物理學(xué)家已經(jīng)提議建設(shè)一個(gè)新的、相對(duì)便宜的束流收集器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能獲得相當(dāng)于上世紀(jì)80年代實(shí)驗(yàn)裝置100倍的實(shí)驗(yàn)成果，借以希望找到χ粒子、暗光子或暗物質(zhì)本身存在的證據(jù)。
