直到現(xiàn)在，科學(xué)家還不知道暗物質(zhì)由什么構(gòu)成，也無(wú)法真正探測(cè)到它們

　　北京時(shí)間9月4日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，宇宙中彌漫著一種看不見(jiàn)的物質(zhì)，它能改變恒星和星系的路徑，這就是所謂的暗物質(zhì)。它表現(xiàn)出萬(wàn)有引力的影響，但從未與光發(fā)生相互作用，直到現(xiàn)在，科學(xué)家還不知道暗物質(zhì)由什么構(gòu)成，也無(wú)法真正探測(cè)到它們，不過(guò)，一種新的理論很可能為探測(cè)暗物質(zhì)提供新的方法。

　　來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校的理論物理學(xué)家在簡(jiǎn)報(bào)中稱，暗物質(zhì)可能由奇特的“半磁體”組成，通過(guò)一個(gè)功能強(qiáng)大的電子顯微鏡(目前還不存在)，未來(lái)科學(xué)家或許能夠最終探測(cè)到它們。

　　然而，并不是所有的物理學(xué)家都同意這一觀點(diǎn)。德國(guó)法蘭克福高等研究院的研究人員認(rèn)為這個(gè)理論很簡(jiǎn)潔，但前景并不看好，你可以發(fā)明無(wú)限多的粒子來(lái)組成暗物質(zhì)，這只是其中一種。

　　“對(duì)于每一種粒子，你都可以做大量的計(jì)算，發(fā)表論文，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)，然后你可以為這些實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)取資金。”如果你真的很幸運(yùn)，有人會(huì)做你的實(shí)驗(yàn)——然后什么也不會(huì)發(fā)現(xiàn)。”

　　對(duì)暗物質(zhì)的探索

　　雖然許多理論預(yù)測(cè)了暗物質(zhì)的存在，但我們并不知道暗物質(zhì)到底是什么樣子，也不知道它是由什么構(gòu)成。許多物理學(xué)家相信，暗物質(zhì)是由一些尚未被發(fā)現(xiàn)的粒子組成的，很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，弱相互作用大質(zhì)量粒子(Weakly Interacting Massive Particle， 簡(jiǎn)稱WIMP)被認(rèn)為是暗物質(zhì)最有可能的“候選者”。

　　多年來(lái)，科學(xué)家使用強(qiáng)大的粒子加速器來(lái)尋找這些緩慢的、沒(méi)有電荷的粒子，但隨著時(shí)間的推移，物理學(xué)家排除了越來(lái)越多的WIMP候選粒子的可能性，這個(gè)流行的觀點(diǎn)也失去了吸引力，盡管還沒(méi)有完全排除，但在過(guò)去的10年里，人們一直在考慮WIMP之外的其他可能性。

　　另一種理論認(rèn)為，暗物質(zhì)實(shí)際上是由光粒子(即光子)組成的，除了我們能看到的普通光子，可能還存在一些我們看不到的光子。這些所謂的“暗光子”是假想的粒子，它們有質(zhì)量，但比電子輕，暗光子會(huì)與常規(guī)光子相互作用——盡管相當(dāng)微弱。

　　在這項(xiàng)新研究中，物理學(xué)家在暗光子理論的基礎(chǔ)上，提出暗物質(zhì)也可能是由“暗半磁體”組成的，這些假想的半磁體是磁單極子的暗物質(zhì)版本。在理論物理學(xué)中，磁單極子是假設(shè)的僅帶有單一磁極的基本粒子——類似于只帶負(fù)電荷的電子。20世紀(jì)30年代，物理學(xué)家保羅•狄拉克(Paul Dirac)在數(shù)學(xué)上論證了磁單極子存在的可能性，然而，盡管科學(xué)家尋找了數(shù)十年，但至今還沒(méi)有在自然界中找到任何證明磁單極子存在的證據(jù)。

　　狄拉克不僅提出了磁單極子的概念，他還提出，在磁單極子周圍運(yùn)動(dòng)的電子會(huì)受到其磁場(chǎng)的影響，那么這些暗半磁體就潛伏在宇宙的某個(gè)地方;而如果它們的行為類似于狄拉克提出的磁單極子，那它們也會(huì)在電子的路徑中留下微妙的線索。

　　如果存在暗單極子，那它們就會(huì)發(fā)射出暗光子，后者能在被電子吸收之前轉(zhuǎn)化為常規(guī)光子，這種相互作用會(huì)導(dǎo)致電子旋轉(zhuǎn)或稍稍改變軌道，產(chǎn)生一種稱為阿哈羅諾夫-玻姆效應(yīng)的干涉圖樣。電子不僅僅是粒子，它們同時(shí)也是波，當(dāng)電子的“波動(dòng)方程”中的波峰和波谷相互疊加或抵消時(shí)，就會(huì)形成一系列平行的明暗線，即出現(xiàn)干涉圖樣，科學(xué)家或許能夠利用電子顯微鏡探測(cè)到電子干涉圖樣中這種非常微小的變化。

　　被太陽(yáng)激發(fā)的暗物質(zhì)

　　在我們的體內(nèi)和周圍——包括探測(cè)暗物質(zhì)的電子束顯微鏡的內(nèi)部和周圍——可能都存在著暗物質(zhì)。如果要通過(guò)電子受到的擾動(dòng)來(lái)探測(cè)暗物質(zhì)，那組成暗物質(zhì)的奇特半磁體就需要有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，這意味著，這些半磁體需要有很多能量。

　　經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近的單極子可能會(huì)變得活躍，它們會(huì)獲得更多的能量，然后到達(dá)地球，在這些活躍的單極子中，每天大約會(huì)有5個(gè)穿過(guò)他們所提出的電子束顯微鏡。由暗半磁體引起的電子相位變化非常之小，為了探測(cè)到它，我們需要非常高分辨率——可能要比現(xiàn)有的高5倍——的電子束顯微鏡，我們或許可以“讓這些擁有超級(jí)電子顯微鏡的人有興趣尋找暗物質(zhì)”，否則我們就可能不得不只為了發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)而另外建造一個(gè)。

　　目前，物理學(xué)家們提出了許多相互競(jìng)爭(zhēng)的暗物質(zhì)理論，對(duì)早期宇宙如何形成提出了完全不同的看法。這項(xiàng)新研究的結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在預(yù)印本雜志arXiv上，還沒(méi)有經(jīng)過(guò)同行評(píng)審。
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