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对恒星和星系的轨道进行的宇宙学观察表明 ， 作用于天体之间的引力不能用我们能看到的可见物质完全解释 。 这表明 ， 可能有另一种未知的物质影响着星系的运动和发展 。 1933年 ， 瑞士物理学家和天文学家弗里茨-茨威基提出了暗物质的存在 ， 这是一种不直接可见的物质 ， 但可以通过其引力效应被探测到 。
据信 ， 它占宇宙质量的85%左右 ， 由大约五倍于我们所熟悉的可见物质的质量组成 。
伯尔尼实验室的部分实验设备和博士生Ivo Schulthess
最近 ， 在伯尔尼大学阿尔伯特-爱因斯坦基础物理中心（AEC）开发的一项精密实验之后 ， 一个国际研究小组成功地大大缩小了暗物质存在的范围 。 拥有100多名成员的AEC是粒子物理学领域领先的国际研究组织之一 。 由伯尔尼领导的团队的研究结果最近发表在备受瞩目的《物理评论快报》上 。
围绕暗物质的谜团
AEC的博士生、该研究的主要作者Ivo Schulthess解释说：\"暗物质实际上是由什么构成的 ， 现在还完全不清楚 。 然而 ， 可以肯定的是 ， 它不是由构成恒星、地球或我们人类的相同粒子构成的 。 在世界范围内 ， 越来越敏感的实验和方法被用来寻找可能的暗物质粒子--然而 ， 直到现在还没有成功 。 \"
Ivo Schulthess ， 伯尔尼大学阿尔伯特-爱因斯坦基础物理中心（AEC）的博士生
某些假设的基本粒子 ， 即轴子 ， 是一类有希望成为暗物质粒子的可能候选 。 这些极轻的粒子的一个重要优势是 ， 它们可以同时解释粒子物理学中尚未理解的其他重要现象 。
伯尔尼实验揭开了黑暗的面纱
\"得益于多年的专业知识 ， 我们的团队成功地设计和建造了一个极其敏感的测量仪器--Beam EDM实验 ， \"AEC的低能和精密物理学教授Florian Piegsa解释说 ， 他在2016年因其对中子的研究而获得了欧洲研究委员会著名的ERC起始资助之一 。 如果难以捉摸的轴子真的存在 ， 它们应该在测量仪器中留下一个特征性记录 。
Schulthess解释说：\"我们的实验使我们能够确定中子自旋的旋转频率 ， 它在电场和磁场的叠加中移动 。 每个单独的中子的自旋就像一种罗盘针 ， 它由于磁场而旋转 ， 类似于手表的秒针--但速度快了近40万倍 。 \"Piegsa解释说：\"我们精确地测量了这个旋转频率 ， 并检查了它最小的周期性波动 ， 这将是由与轴子的相互作用引起的 。 实验的结果很清楚：中子的旋转频率保持不变 ， 这意味着在我们的测量中没有轴子的证据 。 \"
参数空间成功地缩小了
与来自法国的研究人员一起在Laue-Langevin研究所的欧洲研究中子源进行的测量 ， 允许在实验中排除一个以前完全没有探索过的轴子的参数空间 。 它还证明有可能搜索到假设的轴子 ， 这些轴子将比以前其他实验可能的重1000多倍 。
Schulthess总结说：\"尽管这些粒子的存在仍然很神秘 ， 但我们已经成功地排除了暗物质的一个重要参数空间 。 未来的实验现在可以在这项工作的基础上进行 。 \"
【新的研究极大地缩小了对难以捉摸的暗物质粒子的搜索范围】Piegsa解释说：\"最终回答暗物质的问题将使我们对自然界的基本原理有一个重要的了解 ， 并使我们向完全理解宇宙迈进一大步 。 \"
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