尋找形成我們宇宙的無形之手及其內(nèi)部星系的物理學(xué)家已將目光轉(zhuǎn)向黑暗面?茖W(xué)家們根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)判斷,暗光子背后的每一個宇宙巖石,它可以傳遞一種以前未知的自然力量。
光子將介導(dǎo)所有正常物質(zhì)和被稱為暗物質(zhì)的無形物質(zhì)之間的相互作用?茖W(xué)家們早就明白,大自然被四種已知的力量拉伸,拉動,碾壓和撕裂,那么另一種力量怎么能長時間隱藏起來呢?這四種已知的力量構(gòu)成了我們?nèi)粘I畹幕簭姶蟮坛痰膹姶蠛肆,它將原子核結(jié)合在一起; 一種模糊的,低噪音的弱核力,控制著放射性衰變并與中微子的亞原子粒子,產(chǎn)生明顯的電磁力,支配著我們的生活和微妙的引力,到目前為止最弱的四重奏。
利用這四種基本力量,物理學(xué)家能夠描繪出我們的亞原子和宏觀世界的畫像。沒有涉及這四個力量之一的交互。然而,關(guān)于我們宇宙中的相互作用,仍然存在很多謎團。當(dāng)我們縮小到星系以及更遠(yuǎn)的星球時,會出現(xiàn)一些腥味,我們將這種腥味稱為暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)是簡單而樸素的,還是它隱藏了許多以前未知的力量。國際物理學(xué)家他們利用大型強子對撞機(世界上最大的原子粉碎機)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲來尋找這種力量,F(xiàn)在,他們的搜索空洞:這意味著我們已知的物理定律仍然存在,但我們?nèi)詿o法解釋暗物質(zhì)。
暗物質(zhì)是一種假設(shè)的物質(zhì)形式,據(jù)說占宇宙總質(zhì)量的80%左右。這是一件大事。我們真的不知道是什么導(dǎo)致所有這些額外的隱形力量,但我們知道它存在,我們最大的線索是引力。通過研究星系內(nèi)星系和星系內(nèi)恒星的運動,以及宇宙中最大結(jié)構(gòu)的演化。
暗物質(zhì)可能是無形的,雖然我們可以從它的引力影響推斷它(因為沒有任何東西逃脫阿爾伯特愛因斯坦的全視之眼),但暗物質(zhì)根本不會與光相互作用。我們知道這一點,因為如果暗物質(zhì)確實與光相互作用(或者至少,如果它以熟悉物質(zhì)的方式與光相互作用),我們現(xiàn)在就會看到這種神秘的物質(zhì)。但據(jù)我們所知,暗物質(zhì)無論它是什么都不會吸收光線,反射光線,折射光線,散射光線或發(fā)光。對于暗物質(zhì),光線只是不受歡迎的事物,因它甚至可能都不存在。
因此,大量的暗物質(zhì)粒子現(xiàn)在正在流過你的身體。無盡的流的組合質(zhì)量可以通過引力影響塑造星系的命運,但它通過正常的物質(zhì)甚至沒有相關(guān)的交互,但這對你來說是暗物質(zhì)。
由于我們不知道暗物質(zhì)是由什么構(gòu)成的,因此我們可以自由地構(gòu)成各種場景,既簡單也有幻想。最簡單的暗物質(zhì)圖片說它是大而基本的。它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的絕大部分,但它只包含一個高度多產(chǎn)的粒子,除了質(zhì)量之外別無其他。這意味著材料可以通過重力使自己知道,但不會通過任何其他力量相互作用。我們永遠(yuǎn)都不會看到暗物質(zhì)在做其他任何事情。
不少的科學(xué)家會為暗物質(zhì)所做出貢獻,表示它的存在十分重要,我們?nèi)绾文軌虬l(fā)現(xiàn)暗物質(zhì),暗物質(zhì)理論規(guī)模,物質(zhì)偶爾可以通過弱核力與正常物質(zhì)交互。這個想法激發(fā)了當(dāng)今世界各地的暗物質(zhì)實驗和探測器。
但是,這種情況仍然假設(shè)仍然只有四種自然力量。如果暗物質(zhì)是一種以前看不見的粒子,它是完全合理的,它包含了以前未知的自然力量或許是一對,誰都不知道?這種潛在的力量可能讓暗物質(zhì)只與暗物質(zhì)交互,或者暗物質(zhì)和暗能量(我們也不明白)交織在一起,或者它可能在我們宇宙的正常和暗部之間開辟一條新的交互通道。
暗光子的崛起
在明暗領(lǐng)域之間建議的通信門戶是一種稱為暗光子的東西,類似于電磁力的熟悉(光)光子。我們不會直接看到或品嘗或聞到黑暗的光子,但它們可能與我們的世界混在一起。在這種情況下,暗物質(zhì)發(fā)出暗光子,這是相對大質(zhì)量的粒子。這意味著它們只能在很短的范圍內(nèi)發(fā)揮作用,這與它們的輕型對應(yīng)物完全不同。但偶爾,暗光子可以與常規(guī)光子相互作用,改變其能量和軌跡。
否則,我們很久以前就會注意到電磁學(xué)的一些時髦。因此,即使是暗光子,我們也無法直接看到暗物質(zhì),但我們可以通過檢查電磁相互作用來探測暗光子的存在。在這些采空區(qū)的小部分中,一個黑暗的光子可以通過與它相互作用從常規(guī)光子中"竊取"能量。
我們需要大量的互動,碰巧我們已經(jīng)建立了巨大的科學(xué)機器來生產(chǎn),所以我們很幸運。物理學(xué)家在檢查了CERN第二大粒子加速器Super Proton Synchrotron的三年數(shù)據(jù)后報告了他們的結(jié)果。對于這個實驗,科學(xué)家們將質(zhì)子砸碎了相當(dāng)于磚墻的亞原子,并查看了后果中的所有碎片。
在殘骸中,研究人員發(fā)現(xiàn)了電子,其中很多。在三年的時間里,科學(xué)家計算了超過200億個能量超過100 GeV的電子。由于電子是帶電粒子并且彼此相互作用,因此本實驗中的高能電子也產(chǎn)生了大量的光子。如果存在暗光子,那么它們有時應(yīng)該與常規(guī)光子中的一個相互作用并竊取能量,這種現(xiàn)象在實驗中表現(xiàn)為缺光。
這種對暗光子的搜索是空的,所有正常的光子都存在并被解釋,但這并不能完全排除暗光子的存在。相反,它限制了這些粒子的允許性質(zhì)。如果它們存在,它們將是低能量(低于GeV,基于實驗結(jié)果)并且很少與常規(guī)光子相互作用。
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