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研究人员希望通过美国加州的一项超冷实验“听到”暗物质粒子 。
斯坦福大学和SLAC的物理学家建造了一种奇妙的装置 ， 他们希望能探测到暗物质 。 尽管他们认为能找到的理论粒子究竟是什么（是隐藏的光子或被称为轴子的小光点） ， 仍然是个问号 。
隐藏的光子被认为与普通光子非常相似 ， 也就是光的粒子 。 不同之处在于它们有质量 ， 而且与普通物质的相互作用要弱得多 ， 因此它们具有隐蔽性 。 轴子是一种亚原子粒子（准确地说 ， 是玻色子） ， 如果能证明它的存在 ， 就可以解决物理学家理解宇宙的一个长期问题 。
暗物质似乎确实存在 ， 因为它的引力效应几乎可以在所有星系中看到 。 但是 ， 虽然暗物质可以间接地被观测到 ， 但无论它是由什么构成的 ， 部分还是全部 ， 都从未被直接探测到 。
上图：暗物质（DM）无线电探路者设备 ， 去除了它的圆柱形铌外套 。
暗物质的罪魁祸首不一定只有一件事；宇宙中约27%的物质是暗物质 ， 原因可能有很多种 。 比较热门的候选对象包括：弱相互作用的大质量粒子（WIMP）和质量小得多的轴子、隐藏（有时称为暗）光子 ， 以及一类称为大质量致密光晕天体（MACHOs）的天体 。 WIMP曾经是暗物质的先期候选粒子 ， 但实际上 ， 为检测WIMP而进行的大量精心设计的实验结果“几乎都一无所获” 。
斯坦福大学理论物理学家彼得·格雷厄姆（Peter Graham）表示：“轴子 ， 它总是很难解释 ， 但有几个原因让物理学家们普遍对它兴趣盎然 ， 其中之一是 ， 人们预测它是出于其他原因 ， 但后来意识到它实际上是一个很好的暗物质候选者 。 ”
轴子是以一种洗衣粉命名的 ， 在粒子物理标准模型中并没有描述 ， 但它们可以解释该领域一个令人沮丧的问题：中子的一些预测特征在自然界中并不存在 。 （正如你所料 ， 物理学家是奥卡姆剃刀的忠实粉丝：最简单的解决方案可能就是正确的解决方案 ， 无需将事情过度复杂化 。 ）但为了知道轴子是否真的触发了中子的异常行为 ， 研究人员需要找到一个 。
斯坦福大学和SLAC的物理学家、暗物质无线电的首席研究员肯特·欧文（Kent Irwin）认为：“这是用标准模型来解决这个问题的唯一真正有效的方法 。 撇开暗物质不谈 ， 如果轴子不存在 ， 这就会给标准模型带来真正的麻烦 。 ”
上图：暗物质（DM）无线电探路者设备 。
“暗物质无线电项目”正试图通过有条不紊地转动刻度盘来探测特定频率范围内隐藏的光子 ， 对可能发出这种粒子声音的波长进行全面搜索 。 下一代的无线电将搜寻轴子 。
【暗物质无线电项目希望可以倾听到暗物质粒子的声音】就亚原子粒子而言 ， 有些粒子很小 ， 而另一些粒子则非常小 。 有些物质的质量足够大 ， 可以相对容易地被探测到与其他物质发生碰撞 ， 比如粒子对撞机中发生的碰撞 。 其他粒子的行为则难以捉摸 ， 以至于它们作为波更容易被探测到 ， 因为它们在空间中的弥漫性 。
理论物理学家彼得·格雷厄姆表示：“轴子是如此之轻 ， 以至于量子力学告诉你 ， 它实际上必须在一个非常大的距离上展开 。 你可以把它想象成背景波 ， 一种让你沉浸其中的背景流体 。 ”
如果暗物质中至少有一部分是轴子或隐藏的光子 ， 那么这些物质每秒钟都在你我之间流动 。 就像中微子一样 ， 理论粒子在普通物质中无处不在 ， 因为它们丰富 ， 而且实际上超越了普通物质 ， 因为它们与普通物质的相互作用非常少 。 尽管理论上认为轴向波是分散的 ， 但轴向波可能在任何地方 ， 从几英尺宽到足球场 。
这就是为什么暗物质无线电可以通过寻找暗物质粒子的背景 ， 或它们传播的特定频率来搜索暗物质粒子 ， 类似于给定的无线电波只能在其发射的频率上被接收到 。 这种特殊的无线电需要屏蔽所有其他类型的波 ， 所以 ， 它被浸泡在冷却到略高于绝对零度的氦气杜瓦瓶中 。 (杜瓦瓶基本上是一个真空瓶 ， 在这个例子中是一个大桶 ， 用来将物质保持在一定的温度 ， 在这个例子中是为了保持氦的低温 。 )
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