分享热点新闻
打造优质自媒体!

寻找黑暗的光子:维持宇宙的“第五力量”吗?

据国外媒体报道,北京时间9月23日,物理学家正在寻找塑造我们的宇宙及其众多星系的“看不见的手”。具体来说,物理学家正在各种天体后面寻找所谓的暗光子。这种神秘的物质似乎在传递着以前未知的自然力量。科学家认为,是暗光子在常规物质和暗物质之间进行调节。相互作用。

那么,为什么这种自然力量对我们隐藏这么久?科学家早就知道,自然界中有四种已知的力可以拉扯,挤压和撕裂传统物质,从而构成我们今天所看到的一切。这四种已知的相互作用构成了我们日常生活的基石:将核束缚在一起但短暂的强大核力量;控制放射性衰变的神秘而微弱的弱核力量,它可以作用于称为中微子的亚原子粒子;电力磁力,对我们的生活产生巨大影响;和微弱的引力,这是已知的四种力量中最弱的一种,但力量最大。

利用这四个基本力,物理学家可以描绘亚原子和宏观世界。任何相互作用都离不开这四种力量。但是,在我们的宇宙中,尤其是在最大规模的宇宙中,关于交互作用仍存在许多谜团。当我们缩小到星系或更小规模时,发生了无法解释的事情,科学家将这种无法解释的现象称为暗物质。

暗物质是简单而纯净的,还是隐藏着一些未知的力量?现在,一组国际物理学家正在尝试回答这个问题,他们的发现发表在最近预印的网站arXiv上。研究人员使用大型强子对撞机(LHC)的数据转储来找到这种可能的基本力。目前,搜索结果仍然没有。在某种程度上,这实际上是一件好事,因为这意味着我们知道的物理定律仍然是正确的。但是,我们仍然无法解释暗物质。

迷失在黑暗中

暗物质是一种虚构的物质,估计占宇宙总质量的80%左右。我们不知道这些额外的无形资产是什么,但我们知道它们的存在,最大的线索来自重力。通过研究星系中恒星的运动以及星系内星系的运动以及宇宙中大规模结构的演化,天文学家几乎一致地得出结论,宇宙中存在的物质多于可见物质。

暗物质可能更被称为“隐形物质”,因为暗物质根本不与光相互作用,我们只能通过引力效应推断其存在。如果暗物质可以与光相互作用,或者暗物质以与常规物质相同的方式与光相互作用,那么我们现在应该已经看到了这种神秘物质。然而,就已知而言,暗物质既不吸收光也不反射,折射,散射或发射光。对于暗物质,光只是不受欢迎的角色;它甚至可能不存在。

因此,现在很可能有很多暗物质颗粒穿过您的身体。这些粒子流是无限的,并且结合的质量可以通过重力的影响来塑造银河系的命运,但另一方面,它甚至对常规材料也没有任何影响。

寻找暗光子:维持宇宙的“第五种力”?

光的引入

由于我们不知道暗物质是由什么组成的,因此我们可以自由地想象各种场景。用最简单的描述,暗物质是巨大的,是宇宙的基本组成部分。是的,暗物质构成了宇宙质量的绝大部分,但它仅由数量无限丰富的单个粒子组成,除了拥有质量以外没有其他意义。这意味着暗物质可以通过重力作用获知,但否则它不会通过任何其他力与常规物质发生相互作用。因此,我们永远不会看到暗物质在做其他事情。

想象中的场景更有趣。当理论物理学家感到无聊时,他们将对暗物质可能是什么,更重要的是,我们如何检测暗物质做出一些推测。一个有趣的暗物质理论认为,暗物质有时会通过弱核力与常规物质相互作用。这个想法启发了当今世界暗物质实验和检测器。

但是,该理论仍然假设自然界中仍然只有四个基本力。如果暗物质是从未见过的粒子,那么我们有充分的理由相信它可能具有一个(或多个)以前未知的自然力。谁知道?这种势力可能使暗物质仅与暗物质相互作用,或者可能使暗物质与暗能量纠缠在一起,并可能在常规物质和宇宙的不可见部分之间打开新的“交流”通道。

暗光子的“崛起”

还有一种理论认为,光与暗物质(和暗能量)之间的通信是通过所谓的“暗光子”进行的,类似于熟悉的磁力光子。我们无法直接看到或闻到黑暗的照片,但它们可能会与我们看到的世界融为一体。根据该理论,暗物质发射出暗光子,即较大质量的粒子。这意味着它们仅在短时间内起作用,这与普通光子完全不同。但是,有时暗光子可以与普通光子相互作用,以改变后者的能量和轨道。

这是非常罕见的事件,否则我们将注意到由此产生的电磁现象。因此,即使有暗光子,我们也无法直接看到暗物质,但是我们可以通过检测电磁相互作用来检测暗光子的存在。暗光子可以通过与普通光子相互作用来“窃取”能量。

但是如前所述,这需要大量的交互。人类已经建立了一些大规模的科学仪器,可以用来探索这些相互作用。在arXiv论文中,物理学家还分析了欧洲核研究中心(CERN)第二大粒子加速器——超级质子同步加速器(SPS)的335543实验数据。在实验中,科学家撞击了质子并观察了所有新产生的粒子。

在撞击的“残骸”中,研究人员发现了许多电子。三年来,科学家计算出超过200亿个电子的能量超过100 Gev。由于电子是带电粒子并且趋于彼此相互作用,因此实验中的高能电子也会产生大量光子。如果存在暗光子,并且它们有时与普通光子相互作用并从中窃取能量,则它们将在实验中显示为缺乏光。

最终,数据分析并没有寻找到暗光子存在的证据,所有的普通光子都存在并被计算在内。不过,这并不能完全排除暗光子的存在。如果暗光子确实存在,那么它们的能量应该很低(根据实验结果,它们的能量很可能小于1GeV),而且极少与普通光子发生相互作用。无论如何,对暗光子的研究依然会继续。

评论 抢沙发

5 + 8 =