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西班牙科学家开发出寻找暗物质新武器

发布时间:2020-10-16 11:21:32

暗物质被认为是宇宙研究中一个最具挑战性的课题,虽然科学家从未发现暗物质存在的直接证据,但并不妨碍他们继续寻找。西班牙萨拉戈萨大学物理学家爱德华多·亚巴塞斯(Eduardo Abancens)领导的一个研究小组日前设计出新型暗物质探测器,外形酷似科幻大片《黄金罗盘》的道具。
 
亚巴塞斯说:“即便我们不知道暗物质是什么东西,但我们很清楚暗物质的行为特征。”据物理学家介绍,目前他们只能对宇宙中大约5%的暗物质进行探测。物理学家是根据遥远星系的行为探知暗物质存在的。遥远星系的活动方式只能用肉眼看不到的物质质量产生的引力来解释。根据物理学家的估计,宇宙中约20%的物质是暗物质,75%的物质是暗能量。暗能量是驱动宇宙加速膨胀的斥力。
 
亚巴塞斯团队开发的暗物质探测器名为“闪烁辐射热测量仪”(scintillating bolometer),外形酷似科幻大片《黄金罗盘》中的道具,核心是一个纯度极高的水晶体,可以传导暗物质粒子撞击其原子核时产生的能量。为避免受宇宙射线干扰,辐射热测量仪表面覆盖一层铅,保存于地下,上面是厚达半英里的岩层。
 
它还能被冷冻至接近绝对零度(即零下273.15摄氏度),在此温度下,一切运动都将停止。在接近绝对零度的条件下,科学家或能测出几百万分之一华氏度的温度变化。亚巴塞斯等研究人员将此称为是“高热信号”。研究结果刊登在8月号《光学材料》(Optical Materials)杂志上。据研究论文描述,辐射热测量仪当前可以识别原子核颤动和电子旋转产生的振动差异。
 
亚巴塞斯表示,新型暗物质探测器有望在5年内投入使用。不过,据布朗大学物理学家里克·盖茨凯尔(Rick Gaitskell)介绍,若要保证辐射热测量仪可靠运行,则必须令其敏感度更高,而且,当把它从46克的样机变成0.5吨重的实用模式时,还必须维持这种敏感度。
 
盖茨凯尔没有参与亚巴塞斯的研究。他说,在接近绝对零度的条件下实施研究“非常具有挑战性”。盖茨凯尔曾花费十年心血,试图开发出能在此温度下运转的暗物质探测系统。他说:“我们现在使用的液态氙。液态氙温度相对低,只有零下150华氏度。在较为耐用的冰箱里,你几乎就能获得这种条件。”


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