暗物质能在地球上找到吗 新研究称可能

暗物质可能不会发出任何光或辐射，但我们或许能够看到它在地球上粉碎成原子。

暗物质占宇宙所有物质的85%，但天文学家从未见过它。这个神秘事物的本质在很大程度上仍然是未知的。

我们称之为暗物质的物质不发出光、热、无线电波或任何其他形式的电磁辐射。但是，天文学家和物理学家知道一些事情(很多事情)是存在的。如果没有暗物质，星系就会分裂，星系团就会飞成碎片。暗物质和“正常”物质之间的引力联系是它最初被发现的方式。

暗物质看得见吗?其中一个探测器使用了这些内部带有金色的白色探测器，看起来像轨道照明。

暗物质也可以与原子核中的质子和中子相互作用，产生被称为散射的闪光(和其他信号)。这类似于两个人在一个完全黑暗的房间里走来走去。虽然看不见对方，但当对方的脚趾头撞到桌角时，参与者可以听到对方的声音。

现在，一项新的研究建议使用这种现象来探测暗物质，因为在全球已经投入使用的探测器中，暗物质与“正常”物质相互作用。

劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab/LBL)和加州大学伯克利分校的研究人员提议寻找物质和原子核之间的相互作用。它们可以导致带负电荷的电子或中微子(基本粒子，不带电荷，几乎没有质量)的释放。

在上面的视频中，麻省理工学院的物理学家珍妮特·康拉德解释了到目前为止我们对中微子的了解，以及为什么它们如此难以探测。

中微子就像幽灵粒子一样，很容易穿过物质，因为它们不断地从一种形式变成另一种形式。每一秒钟，数以万亿计的中微子穿过你的身体，而不与构成你的物质发生作用。

这些粒子最早是在1930年由物理学家沃尔夫冈·泡利提出的，基于他对放射性衰变的理论研究。他最初想把这种带中性电荷的粒子称为中子，但没有发表他的建议。这个名字很快就被我们现在称为中子的粒子的发现所取代。

泡利很快就确定了他提出的粒子的名字——中微子，意为“小中性粒子”。这些物质的组成部分在1956年的实验中首次被发现。

一些关于暗物质性质的理论已经被提出，其中一个主要的候选者是WIMP(弱相互作用的大质量粒子)。这些假定的粒子只会通过重力和驱动某些形式的放射性衰变的弱力相互作用。

WIMP粒子似乎与标准模型(帮助预测亚原子粒子大规模行为的一套方程和理论)兼容。

然而，到目前为止，对弱相互作用大质量粒子的研究已被证明是徒劳的，这促使研究人员提出其他方法来解释暗物质的影响。

伯克利实验室的博士后研究员杰夫·德罗(jeff Dror)表示:“WIMP范式很容易构建到标准模型中，但我们已经很长时间没有找到它了。”

研究人员认为，对粒子加速器已经收集到的数据的一项新分析可能揭示暗物质的存在。

在所有已知的粒子中，只有中微子具有超凡的特性，既引人注目又充满浪漫色彩，足以让约翰·厄普代克(John Updike)写下一首诗，也足以让科学家们在地下深处工作50年，建造出巨大的科幻装置，来揭开它们的神秘面纱。——劳伦斯·m·克劳斯

有助于解释暗物质影响的一种可能是迄今为止尚未发现的粒子，如惰性中微子，它只通过引力与其他物质相互作用。

“这将使它们比复杂的‘常规’中微子更难被发现。”引力是所有力中最弱的，而且中微子非常轻——所以它们没有多少引力可以利用。费米国家加速器实验室的研究人员解释说:“在宇宙的混沌中寻找微小的信号将是困难的，但并非不可能。”

在上面的视频中，LZ探测器内部探测器安装的延时照片。这个仪器在退役前将保持密封5年。

研究人员将目光放在了暗物质和普通物质之间的两种相互作用上。

在第一个过程中，即中性电流过程中，暗物质粒子与构成仪器中原子的亚原子粒子相互作用。

研究人员在发表在《物理评论快报》上的一篇文章中写道:“寻找散射，就是寻找一个DM粒子将其动能储存在探测器内的目标上，通常是一个原子核或一个电子。”

这些相互作用的第二类是带电电流研究，其中反冲伴随着电子的释放。这些带电的相互作用也能产生反应的多米诺骨牌效应，导致粒子从原子中的原子核中释放出来。

设计用来寻找这些信号的探测器需要非常敏感，几乎没有背景“噪音”。

luxz - zeplin (LZ)项目旨在利用放置在南达科塔州一个废弃矿井中的暗物质探测器来发现暗物质。仪器内部装有10公吨(11吨)液态氙。

研究人员认为，其他氙基中微子探测器收集的数据可以用来寻找暗物质存在的证据。

“数据基本上已经在那里了。这只是一个观察的问题，”Dror说。

中微子撞击原子核内的质子或中子所产生的信号是可以预测的。研究人员认为，探测这些信号，如果它们出现，可能比直接探测暗物质存在的其他方法更容易。

该研究中心的团队正积极与其他研究人员合作，这些研究人员可能已经收集了验证这一想法所需的数据。

这项研究中描述的这些技术可能为寻找能量比目前技术允许的大数千倍的暗物质粒子开辟新的道路。