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日本暗物质探测器可能发现了一些未知的线索

众所周知,暗物质很难被发现。暗物质只是一种理论上的物质,但是从星系附近光线的扭曲到星系聚集的方式,暗物质的间接证据无所不在。我们非常确定暗物质是真实的,但我们也知道它不能由我们目前所知的任何类型的粒子构成。但一项新的研究发现,一些有趣的数据可能是暗物质的证据,也可能不是。

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暗物质的一个中心性质是它与普通物质或光不发生强烈的相互作用。因为它构成了宇宙中的大部分物质,它肯定是看不见的,否则我们早就看到了。但它应该以微妙的方式与规则物质相互作用,就像中微子与物质相互作用一样。

中微子

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中微子非常小,并且非常中性,现在几乎每秒有一万亿个中微子流过你的身体,你永远不会注意到。但中微子有时会与原子核发生碰撞,产生一些游离光子或基本粒子。这些碰撞非常罕见,以至于中微子观测站经常在流体或冰的大范围内使用灵敏的探测器。由于暗物质应该与规则物质发生类似的相互作用,所以人类遵循类似的设计建造了暗物质观测站。

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氙气合作就是这样一个暗物质实验,它被深埋在地下,包括一个装满一吨净化液态氙气的探测器阵列。该项目使用氙而不是水,因为它正在寻找被称为WIMPs的重暗物质粒子。如果它们存在,WIMPs将比中微子重得多,这意味着当它们与普通物质碰撞时会产生一个明显的特征。所以该研究可以有效地排除其他杂散信号,只关注WIMP。

轴子

不幸的是,团队没有发现任何WIMP,所以研究小组调整了他们的实验,寻找另一种被称为轴子的暗物质粒子。轴子最早于1977年被提出用来解决粒子物理学中的一些微妙问题,但它们的理论性质与暗物质相似。

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问题是氙气中的轴子信号与许多其他信号相似,比如探测器中原子的放射性衰变,或者偶尔的中微子碰撞。如果轴子是真的,它们会产生大量的事件。它将是一个高于背景噪声的信号。这正是团队看到的景象。

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虽然这令人兴奋,但科学家强调这并不是暗物质的确凿证据。虽然这是轴子可能产生的信号,但许多其他东西也可能产生类似的信号。探测器可能探测到一些放射物,如微量的氢-3。也可能有一些天体物理过程产生中微子,尽管这似乎不太可能。关键是我们应该谨慎。如果这是轴子信号,那么进一步的研究将证实它。

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