【国际科研团队捕捉到暗物质粒子的可疑踪迹】一个似曾相识的陌生背影 。
TNG
近日 ， 国际科研实验合作组织XENON 宣布 ， 当今全球灵敏度最高的暗物质探测器——XENON1T探测到了一个“令人吃惊”的异常现象 。
XENON的科学家表示 ， 他们发现有一类发生在粒子间的事件出现次数异常偏高 。 他们不知道是什么原因导致了这种超量事件 。 其特征与微量氚残留相似 ， 但也有可能表明他们发现了一种新粒子 ， 亦或是中微子的一种新属性 。
XENON1T探测器深埋在意大利地底1400米处 ， 其主要任务是为了探测暗物质 。
暗物质占宇宙总质量的85% ， 但是看不见也摸不着 。 科学家只能通过间接证据推测它的存在 。 有一种观点认为 ， 暗物质是由一种所谓的“弱相互作用大质量粒子”构成的 ， 而XENON1T就是想发现这种粒子 。
XENON1T探测器内装载着3.2吨超纯液氙 ， 其中2吨是作为探测粒子相互作用的“靶子”而存在的 。 目标粒子一旦穿越“靶子” ， 就会使氙原子产生微弱的光信号 ， 并释放出一个电子 。 这种发生在粒子间的事件 ， 大部分是已知的 。 因此科学家必须十分小心地对无效的“背景事件”数量进行评估 。 而在一次评估中 ， 科学家发现事件数量比预计的232多了53个 。
这多出的53个事件 ， 其幕后“导演”是谁？一种解释认为 ， 这些超量事件是残留在传感器上的微量氚产生的 。 氚是氢的放射性同位素 ， 能够通过衰变产生电子 ， 其衰变过程的能量特征和观测所见十分相似 。 但是当前没有能够证明或推翻这一假设的独立测量数据 ， 因此以此作为确定性解释尚无可能 。
第二种解释是 ， 这些超量事件是由一种新粒子制造出来的 。 这些事件的能量频谱与理论上一种由太阳产生的“轴子”十分相似 。 这种假想的粒子有“时间反演对称性” ， 而太阳能够大量地制造它们 。 虽然太阳轴子并不是暗物质粒子的候选者 ， 但是如果发现它们 ， 就意味着人类发现了一种虽然理论构建十分完善 ， 却从未真正发现过的新型粒子 ， 将极大地冲击人类对基础物理和天体物理现象的认识 。 而在理论上 ， 早期宇宙产生的轴子就是暗物质之源 。
此外 ， 这些超量事件也有可能与中微子有关 。 每秒钟都有上万亿的中微子不受阻挡地从我们的身体穿过 。 超量事件的发生 ， 可能是因为中微子的磁矩比基本粒子标准模型预言的要大 。 如果是这样 ， 那么也足以引发一次小范围的物理学革命 。
XENON的科学家表示 ， 在以上三种可能性中 ， 第二种的吻合度最高 。
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