科学家借助穿过墙壁的光实验来寻找暗物质
发布时间：2023-05-31 10:33:26 所属栏目：外闻 来源：
导读：在世界范围内,国际研究团队正通过对各种粒子搜寻 ( ALPS)的实验探索一些极轻的新的基础粒子,称为轴子或类轴子粒子。这项开创性的实验利用了来自HERA加速器的24个改装超导磁体、强烈的激光束、精密干涉仪和高灵敏度探
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在世界范围内,国际研究团队正通过对各种粒子搜寻 ( ALPS)的实验探索一些极轻的新的基础粒子,称为轴子或类轴子粒子。这项开创性的实验利用了来自HERA加速器的24个改装超导磁体、强烈的激光束、精密干涉仪和高灵敏度探测器进行搜索。轴子被认为与已知形式的物质相互作用非常微弱，它们通过传统的加速器实验几乎无法检测到。相反，ALPS利用了不同的原理：在强大的磁场中，光子或光粒子可能会变成轴子，然后再恢复成光。 ALPS实验长期以来一直是物理学家们设想的，现在在HERA加速器组件和最先进技术的帮助下得以实现，形成了一种创新的国际合作。 DESY董事会主席Helmut Dosch将ALPS II项目描述为DESY研究战略的完美契合点，该战略旨在解码所有形式的物质。他对该项目能够提供有关暗物质之谜的见解表示乐观。 ALPS的实验设置涉及将高强度激光束沿着120米长的真空管内的光学谐振器发送。光束在管内来回反射，由12个线性排列的HERA磁体夹在两侧。如果一个光子在磁场中转化为轴子，则可以穿过磁铁末端的不透明墙壁，进入另一个磁性轨道，然后恢复为可在末端检测到的光子。 尽管技术实现已经很先进，但根据ALPS合作的项目负责人Axel Lindner所说，光子变成轴子再变回来的可能性很小，就像掷33个骰子并让它们都落在同一面一样。 研究团队必须优化实验装置的组件才能使实验正常运行。探测器每天可以感应到一个光子，非常敏感。镜子系统相对于激光波长保持精确和恒定的距离，创造了光精度的记录。 此外，一根9米长的高频超导磁体在高速运动的真空管内交替运动产生的磁场比单一维度的地球大气层强100000倍。 初步测试将从简化的“背景光”搜索开始，这可能会错误地表示轴子的存在。全灵敏度预计将在2023年下半年实现，并计划在2024年升级镜子系统并安装替代光探测器。无论结果如何，ALPS都将推动超轻粒子检测的界限。 ALPS合作是一项国际努力，由来自世界七个研究机构的约30名科学家组成。在当前寻找轴子之后，该团队计划调查磁场是否会影响真空中的光传播，这是Euler和Heisenberg几十年前提出的理论，并使用实验设置检测高频率引力波。 轴子是假设的基本粒子。它们是由理论物理学家Roberto Peccei和他的同事Helen Quinn在1977年提出的一种物理机制的一部分，旨在解决强相互作用中的一个问题-自然界的四种基本力量之一。在1978年，理论物理学家Frank Wilczek和Steven Weinberg将一个新粒子与这个Peccei-Quinn机制联系起来。 由于这个粒子会“清理”理论，Wilczek将其命名为“轴子”（axion），以洗涤剂命名。粒子物理学标准模型的许多不同扩展预测了轴子或类轴子粒子的存在。如果它们确实存在，它们将解决当前困扰物理学家的一系列问题，包括成为暗物质的构建块候选者。根据当前的计算，这种暗物质应该比正常物质在宇宙中丰富五倍左右。如果它真的存在，它可能会被称为暗物质，因为它不是一种普通的物质，而是一种超新星爆发产生的物质。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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