暗单极:理论物理学家提出暗物质的新候选

2022-02-24 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:759 /
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加州大学戴维斯分校的约翰·特尔宁教授和克里斯托弗·维哈伦博士有了暗物质的新候选人& # 8212;黑暗单极& # 8212;以及检测它的可能方法。没有人知道暗物质是什么,但这种看不见的物质形式大约构成了宇宙的四分之一。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心。暗物质是一种神秘的物质......

加州大学戴维斯分校的约翰·特尔宁教授和克里斯托弗·维哈伦博士有了暗物质的新候选人& # 8212;黑暗单极& # 8212;以及检测它的可能方法。

No one knows what dark matter is, but this invisible form of matter makes up roughly a quarter of the Universe. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center.

没有人知道暗物质是什么,但这种看不见的物质形式大约构成了宇宙的四分之一。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心。

暗物质是一种神秘的物质,约占宇宙的四分之一。

物理学家怀疑暗物质是由看不见的粒子组成的,这些粒子既不反射也不吸收光,但能够施加重力。

世界各地的实验都试图探测和研究这样的粒子。领先的候选粒子包括弱相互作用的大质量粒子和轴子。

“我们仍然不知道暗物质是什么。长期以来,主要候选人是软骨头,但看起来几乎完全排除了这种可能性,”特尔宁教授说。

暗物质的WIMP模型的一个替代方案要求一种“暗电磁”形式,包括“暗光子”和其他粒子。暗光子与“规则”光子会有一些弱耦合。

特尔宁教授和维哈伦博士为这个想法增加了一个转折:一个能与暗光子相互作用的暗磁单极子。

在宏观世界中,磁铁总是有南北两极。单极子是一种粒子,其作用类似于磁铁的一端。

“暗单极子将与暗光子和暗电子相互作用,就像理论预测电子和光子与单极子相互作用一样。这意味着一种探测这些暗粒子的方法,”他们说。

1931年,英国理论物理学家保罗·狄拉克预言,在单极子附近做圆周运动的电子,其波函数会发生相位变化。

因为在量子理论中,电子既是粒子又是波,所以同一个电子可以在单极子的任何一侧通过,结果在另一侧稍微异相。

这种被称为“阿哈洛诺夫-博姆效应”的干涉模式意味着,穿过磁场的电子会受到它的影响,即使它本身没有穿过磁场。

“我们可以探测到一个暗单极子,因为它改变了电子经过时的相位,”科学家们说。

“理论上,暗物质粒子一直在流过我们。要在我们的模型中被探测到,单极子必须受到太阳的激发。然后他们将需要大约一个月的时间到达地球,以大约一千分之一光速行进,”特尔宁教授说。

该团队的论文发布在arXiv.org网站上。

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约翰·泰宁公司。克里斯托弗·维哈伦。2019.用阿哈罗诺夫-博姆探测暗物质。arXiv: 1906.00014


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