1. 首页 > 自然地理

科学家加入超冷原子电磁仪,疯狂加速对暗物质被发现的搜索

自从暗物质被上个世纪首次提出以来,解释星系团的运动后近一个世纪,物理学家仍然不知道它是由什么组成的。

暗物质占宇宙中所有物质的近80%以上。虽然望远镜看不到,但科学家们可以观察到暗物质对星系的重力影响。

构成暗物质的可能嫌疑人包括弱相互作用大质量粒子(WIMPS)和斧头。理论家最初提出存在这两组亚原子粒子,以解决与暗物质无关的问题。

科学家加入超冷原子电磁仪,疯狂加速对暗物质被发现的搜索

不过最近科学家加入了超冷原子电磁仪以加速对发现暗物质的搜索

科学家加入超冷原子电磁仪,疯狂加速对暗物质被发现的搜索

在一个自旋中:两种不同量子态的玻色-爱因斯坦凝聚态的图解。

西班牙的物理学家发明了一种新的原子电磁仪,可以用来检测假想的暗物质粒子,称为轴离子。该传感器使用两种不同的超冷rub原子量子态来抵消环境磁场的影响,从而使物理学家能够专注于可能涉及轴的奇异的自旋依赖性相互作用。

暗物质是一种神秘物质,似乎占宇宙中物质的约85%-其余15%是正常物质,例如原子和分子。尽管无数的天体物理学观察表明存在暗物质,但物理学家对其暗物质的确切性质知之甚少。

某些暗物质可能包含称为轴子的假设粒子,该粒子于1970年代首次提出来解决量子色动力学问题。如果确实存在暗物质轴,则它们可以介导量子机械自旋之间的奇异相互作用-类似于光子如何介导自旋之间的常规磁相互作用。

两个探测器

科学家加入超冷原子电磁仪,疯狂加速对暗物质被发现的搜索

这些奇异的相互作用将是微弱的,但是原则上可以使用原子共磁计进行测量,原子共磁计包括位于同一位置的两个不同的磁场检测器。设置该设备以便可以抵消两个探测器中环境磁场的影响。因此,电磁仪中的残留信号可能是探测器自身内部原子自旋之间奇异相互作用的结果。

接近绝对零

原子处于冷却至绝对零附近的气体中,从而形成玻色-爱因斯坦冷凝物(BEC)。在这种状态下,原子相对不受热相互作用的干扰。

科学家加入超冷原子电磁仪,疯狂加速对暗物质被发现的搜索

这意味着自旋可以在几秒钟内以连贯的方式响应自旋相互作用。BEC也非常小-直径仅为10微米-增强了其作为电磁仪的性能,这意味着可以探测到短程轴相互作用。

通过在BEC处发射光束的偏振并测量其偏振如何旋转,可以测量自旋对磁场的响应。通过比较两种不同自旋状态下的测量结果,可以消除环境磁场的影响,从而使团队能够寻找影响自旋的任何奇异相互作用。

尽管到目前为止该设备尚未发现轴松的迹象,但研究小组表明该磁力仪对周围磁场产生的噪声具有高度免疫力。

他们说它的灵敏度可以与目前正在寻找斧头的其他类型的电磁仪相提并论。该设备已经被用于测量超冷原子之间的常规自旋相互作用,研究小组说其他潜在的应用包括自旋放大,可以用于研究量子涨落。

宇宙的神秘莫测远远超出了我们人类的认知,如果占据宇宙80%以上的暗物被发现对现代物理学的影响是不言而喻的,那时是我们开始对宇宙的认识才是进入新纪元新的开始。

声明:部分文章和图片来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除:allen585858@qq.com。本站发布此信息目的在于传播更多信息,与本网站立场无关,不保证该信息(包括但不限于文字、数据及图表)准确性、真实性、完整性等。本文地址:https://www.qiwenya.com/zrdl/10195.html

联系我们

在线咨询:点击这里给我发消息

微信号:weixin888

工作日:9:30-18:30,节假日休息