新研究用引力波探测器寻找宇宙中暗物质

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【大纪元2021年12月21日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)一组科学家认为引力波探测器也可以用于寻找宇宙中的暗物质。在科学家多年来尝试了多种方法而没有显着成果的情况下,这提供了一个崭新的思路。

12月15日发表于《自然》(Nature)期刊的这份研究,是世界上第一个使用引力波探测器寻找暗物质的实验。

科学家认为暗物质构成宇宙内多达85%的物质,可是至今任何实验都没能直接探测到它们。这成了现代物理学上最大的难题之一。

在此之前相当长的时期以来,科学家普遍认为暗物质是由未知的某些基础粒子组成。可是按照这个思路进行的搜索一无所获。现在,一些科学家开始考虑暗物质的替代理论。

近期,一种理论提出暗物质可能是一种“标量场”(scalar field),以一种不可见波的形式在各个星系之间——当然包括银河系在内——来回弹射。既然是不可见波的形式,那么用近年来精密的引力波探测器,就也能探测到它们的存在。

构想出这项实验的研究者英国卡迪夫大学(Cardiff University)教授哈特穆·特格罗特(Hartmut Grote)说:“虽然这些仪器原本用于探测引力波,但是我们认为它们可能也可以用于探查这种新理论假设下的暗物质。”

用于探测引力波的仪器叫做激光干涉仪。这种仪器发射两道激光在镜子之间来自反射,最后在一个探测器上相遇。通过观察最后两道激光相遇时同步的情况,能够精确地了解激光在相遇之前是否遇到任何干扰,而这个“干扰”就与引力波相关。

在这项实验里,研究人员认为不可见波形式的暗物质,会造成镜面的细微振动,这也会影响到激光的传播。

“标量场暗物质波会穿过地球以及我们的仪器,这将导致镜面出现细微的振动。”主要研究员桑德·维默伦(Sander Vermeulen)说,“从镜面振动对激光所产生的影响,可以推测出暗物质的特性,我们可以从这里着手开始分析这种暗物质的确切特征。”

尽管到目前为止该研究组还没能探测到明确的“标量场暗物质波”,但是他们相信这项研究在寻找暗物质的道路上迈出了重要的一步。

特格罗特说:“我们相信这项新技术有潜力在未来的某个时间点探测到暗物质。”◇#

责任编辑:叶紫微

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