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2019年将有4次暗物质搜索值得关注!

2019-1-2 00:16| 投稿: xiaotiger |来自: 互联网


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摘要: 2018年对暗物质来说是重要的一年,和往常一样,天文学家实际上并没有发现任何这种物质。我们所有的望远镜都看不到这种物质,但它的质量似乎至少占宇宙的80%。有关于暗物质飓风的报道,但我们实际上看不到它。人们发 ...

2018年对暗物质来说是重要的一年,和往常一样,天文学家实际上并没有发现任何这种物质。我们所有的望远镜都看不到这种物质,但它的质量似乎至少占宇宙的80%。有关于暗物质飓风的报道,但我们实际上看不到它。人们发现了一个星系,它似乎不存在任何暗物质,但奇怪的是,它却证明了暗物质的存在。但后来发现,银河系可能终究还是有暗物质的——这让一些物理学家对暗物质的存在产生了怀疑。

博科园-科学科普:在地球上进行的多次直接探测暗物质的实验都一无所获,那么当我们进入2019年的时候,科学家们又该如何寻找暗物质呢?从各方面考虑,都很乐观。对暗物质的搜寻在各个方面都向前推进。从巨大的地下探测器到巨大的天空勘测,以下是2019年寻找暗物质的五个主要步骤。

LIGO又上线了

激光干涉仪引力波观测台(LIGO)是美国的探测器,于2015年直接观测了第一批引力波,将于2019年初开始第三次观测,在对设备进行一系列升级后,将收集比以往任何时候都多的数据。那么引力波探测器在一篇关于暗物质的文章中做了什么呢?事实证明,利用引力波数据发现暗物质迹象有许多诱人的可能性——尽管这些可能性都还没有实现。2018年研究人员提出,如果一个质量非常小的“暗光子”潜伏在宇宙的某个地方,它的信号可能会出现在LIGO数据中,从而导致引力波信号非常特殊的不规则性。研究人员表示:展示了陆基和未来的天基引力波探测器都有能力做出(决定性的暗物质发现)。

一张照片显示了LUX-ZEPLIN最终会坐落的地下水箱。图片:LBL

随着LIGO的上线,在引力波数据中找到暗物质的证据是非常有可能的。物理学家将试图弄清楚MiniBooNE是否放弃了中微子的存在整个2018年,科学家们都在兴奋地谈论费米实验室国家加速器实验室(Fermilab National Accelerator Laboratory,简称MiniBooNE)一项名为“迷你boone”(MiniBooNE)实验得出的有趣结果,该实验表明不应该存在粒子。到目前为止,最好的解释是,还有第四种尚未被发现的中微子,被称为惰性中微子,它与宇宙其他部分的相互作用甚至比它的其他同类中微子还要少。

LIGO项目有两个探测点:一个在华盛顿东部的汉福德附近,另一个在路易斯安那州利文斯顿附近(如图所示)。图片:IGO Collaboration

一些研究人员认为,多想中微子可能是暗物质的候选粒子,随着2018年的临近,物理学家们正在加强对这种异常现象的看法。寻找科学家以新的方式思考这些数据和2019年多想中微子。大型天气观测望远镜(LSST)的第一束光:智利正在建造一架望远镜,每隔15秒就能拍摄出大片天空的详细图像,每三天就能完成一次完整的天空扫描。在10年的时间里,它会一次又一次地比较这些图像,以追踪天空如何移动和变化,为理解暗物质如何推拉宇宙提供最深入的资源。科学家们广泛地知道,暗物质塑造了星系及其恒星运动和相互作用的方式。LSST的目标是填补这一空白,提供前所未有的宇宙运行细节。

一张照片显示了MiniBOONE探测器的内部结构。图片:Fred Ullrich/Fermilab

这将为天体物理学家提供有关暗物质性质及其在宇宙中作用的大量数据。2019年研究人员将首次打开6200磅重的舱门,(2800公斤)眼睛的望远镜和接受的光,科学行动将于2022年开始。建造下一代探测器的竞赛将会升温:粒子物理学家长期以来一直推测,暗物质的第一个直接迹象可能是闪烁。它可能是这样运作的:当暗物质在非常黑暗的房间里与惰性物质碰撞时,这些物质会发出微弱的光点。几十年来,科学家根据这一原理建造了探测器,但到目前为止,还没有一个得出结论性的结论。2019年中国的科学家们将在PandaX平台上努力工作,这个平台将日夜盯着氙气看,寻找闪烁的光芒。

2018年11月的一张照片显示,LSST正在Cerro Pachon峰会上进行建设。图片:LSST

这些科学家正在迅速升级探测器,以适应4吨(3.6吨)氙气目标,他们预计在2019年和2020年期间完成大部分工作,新的检测器将被称为PandaX-xt。为了不被超越,南达科他州的研究人员将完成卢克斯-泽普林核电站最重要的建设阶段,该核电站将在南达科他州铅镇地下近一英里处观测到10吨(9吨)氙气。像PandaX-xt一样,该项目可能要到2020年才能完成。意大利还将继续升级它的探测器,适当地命名为氙,以达到8吨(7.2吨)的规模,这项名为XENON-nt的升级计划将于2019年完成。

下一阶段

研究人员正在地下一英里处努力工作,将luxo - zeplin组装在一起。图片:LBL

总有可能某个地方的某些实验将会得到无可争议的具体证据,证明某种特定的暗物质粒子确实存在。但在短期内,在几乎所有领域,物理学家们都专注于利用过去的经验教训,为未来更大、更好的暗物质搜寻提供信息。2019年是否会出现无可争议的暗物质发现?这可能有点乐观,但在新的一年里,追求这一目标的物理学家们正在武装自己,准备以比以往任何时候都更精准、更有力的方式进行搜寻。

博科园-科学科普|文:Rafi Letzter/Live Science

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本文出自:https://www.toutiao.com/a6641542715177697796/

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