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科学家在寻找暗物质的过程意外发现新粒子

发布于2020-06-30 10:52:23,科学家在寻找暗物质的过程意外发现新粒子,Kotoo科技新闻网(http://www.kotoo.com)
 

科学家在寻找暗物质的过程意外发现新粒子



意大利格兰萨索国家实验室深处,世界极少数用于侦测暗物质的实验取得惊人的发现,但不是发现暗物质,而是发现一种新“东西”。

2017 年 2 月至 2018 年 2 月的数据,标准模型预测会有 232±15 个低能阶事件侦测到,这次实验结果却发现了 285 个,比预测值高出 53 个,远远超出误差范围。参与合作的物理学研究团队也不清楚是什么原因,但经过审慎考虑,归结于 3 种可能。说明前需先了解暗物质实验仪器,XENON1T。

XENON1T 是装满 3.2 吨的超纯液态氙容器,其中装设一系列光电倍增管,是完全封闭黑暗,探测粒子间交互作用产生的发光现象可提升对低能阶粒子的了解,由于大部分交互作用都发生在已知粒子,这也就是为何会有 232 这样的数字出现在标准模型预测,但额外多出来的 53 个却是未解之谜。

第一种可能是之前未考虑进去的背景事件,由非常少量的“氚”产生的放射性引起,研究人员发现氚可能透过氙的活性化及探测器材料本身的氢引入实验容器,长达一年的实验可能只有 1 分钟引入,而这种事件也少到无法证实、预测或排除。

第二种可能则是认为此讯号是由微中子产生,这些粒子与电子相似,但几乎没有质量及电荷,且很少与其他粒子交互作用,据研究人员计算,如果微中子的磁矩过强,那么微中子就是过量讯号的来源。

第三种情况则是一种称为太阳轴子的假想粒子,轴子是 1970 年代提出对暗物质的假设粒子,用以解决为何强力遵守电荷共轭宇称问题,但大多数模型都认为它们不需要遵守。假设来自太阳的轴子与暗物质的候选轴子不同,这场实验则暗示了太阳轴子存在,但如果太阳轴子存在,其他种类的轴子也应该存在。

研究人员留下这 3 种猜测后,最终在论文末段写道,下一代探测器可更深探讨此实验的讯号,下一代仪器的名称为 XENONnT,目标质量为 5.9 吨。如果这些讯号未来持续存在,能更详细研究这些过量物质。

  • Physicists Detect Unexplained Particle Interactions While Searching For Dark Matter

(本文由 台北天文馆 授权转载;首图为 XENON1T 感测器,来源:XENON experiment)

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