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飓风向太阳系袭来 有助于寻找一个神秘的暗物质粒子

来源:今日头条

导读:原标题:飓风向太阳系袭来 有助于寻找一个神秘的暗物质粒子我们的太阳系正在穿过一个被银河系吞噬的星系,这提高了探测它的暗物质残留的可能性。银河系,甚至所有的星系,..


原标题:飓风向太阳系袭来 有助于寻找一个神秘的暗物质粒子

我们的太阳系正在穿过一个被银河系吞噬的星系,这提高了探测它的暗物质残留的可能性。

银河系,甚至所有的星系,都是在一个巨大的、被称为暗物质的、不可见的附加质量的光环中形成的,它的重量超过了可见物质的五倍。暗物质是宇宙中最大的难题之一。我们从来没有直接检测过它,我们甚至不知道它到底是什么,但是我们知道它就在那里。我们可以根据恒星和星系的运动来推断它,这些运动对于可观测到的质量来说太快了。

所以外面还有别的东西,一些其他的物质创造了引力来影响那些宇宙运动。我们甚至可以,根据这些运动,计算出看不见的质量。“暗物质”不管它可能是什么,科学家们正在研究直接探测它的方法。

但我们还没到那一步。那么,物理学家们是如何知道我们正处于巨大的暗物质风暴之中的呢?线索在于恒星的运动。

太阳系围绕银河系的运动意味着它以每秒230公里的速度穿过这个暗物质晕。因此,在我们看来,暗物质就像是一股高速的“风”。我们看不到它,也感觉不到它,但这可能意味着对暗物质的直接探测比我们想象的要近。

“暗物质飓风”正在吹向太阳系,有助于寻找一个神秘的暗物质粒子

去年,欧洲航天局(european space agency)的盖亚(gaia)卫星测量了附近恒星在太阳附近的运动,探测到了一个名为s1的未知流--一个被银河系吞噬的较小矮星系的残骸。s1是不同寻常的,太阳系的邻域正好在30000颗恒星的路径上。它们不会撞到我们,但这确实意味着,与这个被吞噬的矮星系的最后一丝碎片有关的暗物质正在沿着这个方向移动。

现在,由西班牙萨拉戈萨大学的夏兰·奥黑尔(ciaran o‘hare)领导的发表在“物理评论d”杂志上的一项研究发现,来自该星系的100亿个太阳质量暗物质正沿着s1直接朝向太阳移动。

这种暗物质会以每秒500公里的速度撞击太阳,以及地球上的任何探测器,比标准暗物质风的速度要快得多。奥黑尔和他的同事们称它为“暗物质飓风”。

这项研究探索了目前为止构成暗物质的未知粒子的几个热门候选者,以测试这场飓风将如何影响直接探测实验。

标准情况下假定一个弱相互作用的大质量粒子(wimp),它的质量是质子的几倍到几百倍。如果这些粒子存在,我们应该能够通过它们与电子或原子核的碰撞来探测它们,这将导致地球上的带电粒子反冲,产生出可以被液体氙气或晶体探测器探测到的光。

根据他们的计算,研究小组确定这些wimp探测器不太可能看到s1的任何影响,尽管未来的技术可能会变得更加完善和先进。

奥黑尔和他的同事们研究了后者中的一个,发现如果气流占当地暗物质的10%,而粒子的质量是质子质量的5到25倍,就可以在标准风的上方探测到这种气流。

当s1流“撞击太阳系表面”时,它的反向旋转结构将极大地增加暗物质的数量,这些暗物质看起来与标准暗物质风来自同一片天空。事实上,它应该会围绕着这股风产生一种“环形”结构,这种结构可以让定向暗物质探测器在未来很容易探测到。

飓风的最引人注目的迹象是发现了奇异的暗物质粒子,被称为轴子。如果它们存在的话,其质量大约是电子的五亿分之一,在强磁场的作用下,这些超轻的候选物质可以转变成光子。它们正迅速赢得全世界暗物质猎人的青睐。

无论这个难以捉摸的粒子是什么,自从发现s1以来,其发现的前景已经有所改善。奥黑尔和他的同事们说,这场突如其来的飓风将“大大”增加暗物质探测的可能性。

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