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科学家扫描中子星以寻找变成光的暗物质信号

据外媒报道,虽然暗物质的数量被认为是普通物质的五倍,但令人沮丧的是它们很难捉摸。但如果你知道去哪里看的话也许会找到发现它们的办法,现在天文学家已经对中子星进行了扫描以寻找一种被称为轴子的暗物质粒子的信号。几十年的天文观测让科学家们得出结论:宇宙充满了巨大的、看不见的粒子。

这种“黑暗”物质不会发出光或反射光,但它通过其对恒星和星系极强的引力效应使其存在得以为人们所知

直接探测暗物质粒子被认为是物理学的圣杯,但很显然,找到一种“看不见的”物质绝非易事。更困难的是,人类对暗物质知之甚少--暗物质可以是任意数量的假想粒子如超重引力子、惰性中微子、暗光子或大质量弱相互作用粒子(WIMP),每一种都有其自己的特性。

一个特别有希望的候选是轴子。如果它们存在,其被认为是非常轻、带有中性电荷并以波的形式漂浮在宇宙中。但最让人兴奋的是,跟其他候选粒子不同的是,轴子偶尔也会通过引力以外的力跟普通物质发生相互作用--也就是电磁力。

过去曾有实验试图探测在特定条件下产生电场或磁场的轴子,或通过影响带电中子的自旋来探测轴子。但在这项新研究中,研究人员将目光从实验室转向了恒星。

对于轴子的另一个预测性质是,当它们遇到强电磁场时,它们有时会自发地转化为光子--一种很容易被检测到的光粒子。

中子星拥有宇宙中最强的磁场,它们巨大的质量应该会吸引大量的轴子。因此,研究人员推断,这些物体将是扫描轴子转化为光子的完美场所。

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这种转换有望在特定频率产生超窄的无线电波峰值,这取决于轴子的质量。团队分析了来自两个射电望远镜----位于美国的Robert C. Byrd Green Bank望远镜和位于德国的数据望远镜的数据,他们对附近的两颗中子星进行了观察并对银河系中心展开了更广泛的扫描。研究人员在这些地点采集了1GHz左右的无线电频率,这是预期由质量在5到11微电子伏特之间的轴子产生的范围。但他们没有发现这样的信号。

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Robert C. Byrd Green Bank望远镜

然而一个零结果并不是一个失败--它允许研究人员排除存在于这个质量范围内的轴子。随着越来越多不同类型的实验来寻找具有不同质量和性质的候选者,每一次实验都可能让我们人类更接近答案。

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