寻找暗光子:维持宇宙的“第五种力”?

发布:cyqdesign 2019-09-23 08:51 阅读:12153
北京时间9月23日消息,据国外媒体报道,物理学家正在寻找一只“看不见的手”,它塑造了我们的宇宙以及其中无数的星系。具体而言,物理学家正在各种天体的背后寻找所谓的暗光子,这种神秘的物质似乎可以传递一种以前未知的自然力,科学家认为,正是暗光子调节着常规物质和暗物质之间的相互作用。 Uhg[#TUK  
-B`;Sx  
那么,这种自然力为何能对我们隐藏如此之久?长期以来,科学家已经知道,自然界存在着4种已知的力,它们拉扯、挤压和撕裂着常规物质,形成我们现在看到的一切。这4种已知的相互作用构成了我们日常生活的基石,它们分别是:将原子核结合在一起,但距离很短的强核力;神秘而又微弱的弱核力,控制着放射性衰变,并能对被称为中微子的亚原子粒子产生作用;在我们生活中影响巨大的电磁力;以及微妙的引力,它在4种已知力中最弱的,却又是作用范围最大的。 IXz ad  
j- A S {w  
利用这4种基本力,物理学家可以描绘出亚原子和宏观世界。任何相互作用都离不开这4种力。然而,在我们的宇宙中,特别是在最大的尺度上,关于相互作用的谜团仍然很多。当我们缩小到星系或更小的尺度时,一些难以解释的事情发生了,科学家将这种难以解释的现象命名为暗物质。 !)LR41>?  
.X:{s,@  
暗物质是简单纯粹的呢,还是隐藏着某种未知的力量?现在,一个由国际物理学家团队试图解答这一问题,他们的研究结果发表在近期的预印本网站arXiv上。研究人员使用大型强子对撞机(LHC)的数据转储来寻找这种可能的基本作用力。目前,搜索结果仍然一无所获。这在某种程度上其实是好事,因为这意味着我们已知的物理定律仍然成立。只不过,我们仍然无法解释暗物质。 tQ|b?3  
IM +Dm  
迷失在黑暗中 HkrNh>^=  
poXkH@[O  
暗物质是一种假想的物质形式,据估计占宇宙总质量的80%左右。我们不知道是什么这些额外的无形物质是怎么产生的,但我们知道其存在,最大的线索来自引力。通过研究星系内恒星的运动和星团内星系的运动,以及宇宙中大尺度结构的演化,天文学家几乎一致得出了这样的结论:宇宙中存在着比可见物质更多的东西。 {]Lc]4J  
6j` waK  
暗物质或许更应该被称为“隐形物质”,因为暗物质根本不与光相互作用,我们只能通过引力效应来推断其存在。如果暗物质能与光相互作用,或者说,如果暗物质与光的相互作用方式与常规物质相同的话,我们现在应该已经看到了这种神秘的物质。但就目前所知,暗物质既不吸收光,也不反射、折射、散射或发射光。对于暗物质,光只是不受欢迎的角色;它甚至可能不存在。 A= ,q&  
!gT6S o  
因此,现在很有可能有大量的暗物质粒子正在穿过你的身体。这些粒子流无穷无尽,其组合起来的质量可以通过引力的影响塑造星系的命运,但另一方面,它甚至不会与常规物质发生任何作用。 tQwbIX-7/  
~zRW*pd  
光的引入 qqkZbsN  
V8,$<1Fi;-  
由于我们不知道暗物质由什么构成,因此可以自由地想象各种各样的场景。在最简单的描绘中,暗物质无比庞大,是宇宙的基本组成。是的,暗物质构成了宇宙质量的绝大部分,但它只由数量无比丰富的单一粒子组成,除了拥有质量之外没有其他意义。这意味着,暗物质可以通过引力效应为人所知,但除此之外,它不会通过任何其他力与常规物质相互作用。因此,我们永远也看不到暗物质在做别的事情。 R[_7ab]A  
Gg-<3z  
想象的场景更有趣。当理论物理学家感到无聊的时候,他们就会为暗物质可能是什么,以及更重要的是,我们如何才能探测到暗物质,做出一些猜想。一个有趣的暗物质理论认为,暗物质偶尔可以通过弱核力与常规物质相互作用。这个想法激发了当今世界各地的暗物质实验和探测器 Nwu#,f=X  
+<3tv&"  
但是,这个理论仍然假设自然界中仍然只有4种基本作用力。如果暗物质是一种前所未见的粒子,那么我们完全有理由认为,它很可能具有一种(或者更多)以前未知的自然力,谁知道呢?这种潜在的力可能会让暗物质只与暗物质相互作用,也可能会让暗物质与暗能量纠缠在一起,还可能在宇宙的常规物质和隐形部分之间开辟一条新的“沟通”渠道。 ?]P&3UU>0z  
hs/nM"V  
暗光子的“崛起” px-*uh<  
+}^} <|W6  
还有一个理论提出,光与暗物质(以及暗能量)之间的交流是通过所谓的“暗光子”,类似于我们熟悉的电磁力光子。我们不能直接看到或闻到暗光子,但它们可能会与我们所见的世界融合。根据该理论,暗物质会发射出暗光子,这是一种质量相对较大的粒子。这意味着,它们只在短时间内产生影响,与普通的光子大不相同。然而,有时一个暗光子可以与一个普通光子相互作用,改变后者的能量和轨道。 "`&?<82  
65<p:  
这是非常罕见的事件,否则,我们早就会注意到由此产生的电磁学现象了。因此,即使有暗光子,我们也不能直接看到暗物质,但我们可以通过检测电磁相互作用来嗅出暗光子的存在。一个暗光子可以通过与普通光子的相互作用来“窃取”能量。 ly^F?.e-  
}[75`pC~O  
但正如前文所说的,这需要大量的相互作用。人类已经建造了一些大规模的科学仪器,或许可以用于对这些相互作用的探索。在arXiv的论文中,物理学家还对欧洲核子研究中心(CERN)的第二大粒子加速器——超级质子同步加速器(Super Proton Synchrotron,简称SPS) ——3年实验的数据进行了分析。在实验中,科学家对质子进行了撞击,然后观察所产生的所有新粒子。 ;9prsvf  
pwu5Fxn)  
在撞击产生的“残骸”中,研究人员发现了很多电子。在三年的时间里,科学家计算出有超过200亿个电子的能量在100Gev以上。因为电子是带电粒子,并且倾向于彼此发生相互作用,所以实验中的高能电子也产生了大量的光子。如果暗光子存在,而且它们有时会与普通光子相互作用,并从中窃取能量的话,就会在实验中表现为缺乏光的缺失。 aC%0jJ<eo  
pq4+n'uO  
最终,数据分析并没有寻找到暗光子存在的证据,所有的普通光子都存在并被计算在内。不过,这并不能完全排除暗光子的存在。如果暗光子确实存在,那么它们的能量应该很低(根据实验结果,它们的能量很可能小于1GeV),而且极少与普通光子发生相互作用。无论如何,对暗光子的研究依然会继续。(来源:新浪科技)
关键词: 光子
分享到:

最新评论

mam07 2019-09-24 15:32
使劲儿再找找~!
opt123 2019-09-24 15:59
这么神秘
qq1011805168 2019-09-24 20:58
暗光子
hit远方 2019-09-24 21:51
“第五种力”?
我要发表 我要评论
限 50000 字节
关于我们
网站介绍
免责声明
加入我们
联系我们
服务项目
稿件投递
广告投放
人才招聘
团购天下
帮助中心
新手入门
发帖回帖
充值VIP
其它功能
站内工具
清除Cookies
无图版
手机浏览
网站统计
微信
扫一扫,关注光行天下的微信公众号!
微博
扫一扫,关注光行天下的新浪微博!
手机APP
扫一扫,下载安装光行天下的手机APP!
9652202 cyqdesign
主办方:成都光行天下科技有限公司
Copyright © 2005-2024 光行天下 蜀ICP备06003254号-1