2020年10月15日
美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员和他们的同事提出了一种寻找暗物质的新方法。暗物质是宇宙中的神秘物质，几十年来一直没有被探测到。暗物质约占宇宙的27%;普通物质，比如建造恒星和行星的物质，只占宇宙的5%。(一种叫做暗能量的神秘物质占了其余68%。)
根据宇宙学家的说法，宇宙中所有可见的物质只不过是漂浮在暗物质的浩瀚海洋中——暗物质是不可见的粒子，但它们有质量，并施加引力。欧洲杯猜球平台暗物质的引力将提供缺失的粘合剂，防止星系分裂，并解释物质如何聚集在一起，形成宇宙丰富的银河织锦。
在这个被提议的实验中，十亿个毫米大小的摆将充当暗物质传感器，这将是第一个仅通过暗物质与可见物质的引力相互作用来寻找暗物质的实验。该实验将是为数不多的寻找质量相当于一粒盐的暗物质粒子的实验之一，这种规模很少被能够记录微小引力的传感器探索和研究。欧洲杯猜球平台
以前的实验是通过寻找不可见粒子和某些普通物质之间相互作用的非引力迹象来寻找暗物质的。欧洲杯猜球平台对于一种被称为WIMP(弱相互作用大质量粒子)的假设类型的暗物质的搜索就是这样，它是20多年来不可见物质的主要候选物质。欧洲杯猜球平台物理学家寻找证据，当大质量弱相互作用粒子偶尔与探测器中的化学物质碰撞时，它们会发出光或踢出电荷。
研究人员以这种方式狩猎WIMPS已经上身空手或获得了不确定的结果;颗粒过于光欧洲杯猜球平台（理论为电子和质子之间的质量范围），以通过其引力拖拽检测。
通过寻找WIMPS的最后一条腿，NIST和他们的同事的研究人员现在考虑了一种更直接的方法来寻找具有Heftier质量的暗物质颗粒，因此挥动足以被检测的重力。欧洲杯猜球平台
“我们的建议纯粹依赖于引力耦合，我们肯定是肯定存在的唯一耦合，暗物质和普通发光物之间存在，”该研究的合著者、理论物理学家丹尼尔·卡尼(Daniel Carney)说。卡尼与NIST、马里兰大学帕克分校的联合量子研究所(JQI)、量子信息和计算机科学联合中心(QuICS)以及费米国家加速器实验室合作。欧洲杯线上买球
研究人员还包括NIST，JQI和Quics的Jacob Taylor;JQI的Sohitri Ghosh;和Gordan Krnjaic的费米国家加速器实验室，计算它们的方法可以搜索大物质颗粒的最小质量约为一粒盐的一半，或大约十亿亿倍的质子。欧洲杯猜球平台科学家们今天报告了他们的研究结果物理评论D．
因为实验中唯一的未知是暗物质粒子的质量，而不是如何耦合到普通物质，“如果有人建立实验，我们建议，他们要么在各种可能的群众中找到暗物质或排除所有暗物质候选人，”卡尼说。该实验对从1/ 5000毫克到几毫克的微粒都很敏感。欧洲杯猜球平台
这个质量尺度特别有趣，因为它涵盖了所谓的普朗克质量。普朗克质量仅由三个基本的自然常数决定，大约相当于一克的1/ 5000。
Carney，Taylor及其同事提出了两种重力暗物质实验的方案。两者都涉及微小，毫米尺寸的机械装置，其作用是具有精致敏感的重力探测器。传感器将被冷却至绝对零以上的温度，以最大限度地减少热相关的电噪声，并从宇宙射线和其他放射性源屏蔽。在一种情况下，响应于通过暗物质颗粒的捕集，在一种情况下，每个高度敏感的摆锤将略微偏转。
在最近的诺贝尔奖励胜利检测中已经采用了类似的设备（具有更大的尺寸）的引力波检测，通过爱因斯坦的重心预测的时空结构涟漪。小心悬挂的镜子，其用作摆锤，响应于传递引力波移动小于原子的长度。
在另一种策略中，研究人员建议使用由磁场悬浮的球体或由激光悬浮的珠子。在这个方案中，当实验开始时，悬浮会被关闭，这样球体或珠子就会自由下落。一个经过的暗物质粒子的引力会非常轻微地干扰自由落体的路径。
“我们用物体的运动作为我们的信号，”泰勒说。“这与市面上所有的粒子物理探测器本质上都不同。”
研究人员计算出约十亿微小的机械传感器的阵列，分布在立方米上，需要从普通粒子或杂散随机电信号或“噪声”中触发传感器中的误报的真正的暗物质粒子。诸如中子的普通的亚底颗粒（通过非投入力相欧洲杯猜球平台互作用）将在单个探测器中停止死亡。相比之下，科学家期待一个暗物质粒子，嗖嗖地嗖嗖地像一个微小的小行星一样，将在其路径中引力地摇晃每个探测器，一个接一个地。
噪音会导致单个探测器随机且独立地移动而不是顺序移动，因为暗物质颗粒将是暗物质颗粒。作为奖励，亿次探测器的协调动作将显示暗物质颗粒在摩泽中缩放时呈现的方向。
为了制造如此多的微型传感器，该团队建议，研究人员可能想要借鉴智能手机和汽车行业已经使用的技术，以生产大量的机械探测器。
由于各个探测器的敏感性，采用技术的研究人员不需要将自己限制在黑暗的一面。相同实验的较小规模版本可以检测远处地震波的弱力以及普通的亚颗粒的通过，例如中微子和单，低能量的光子（光颗粒）。欧洲杯猜球平台
卡尼说，如果通过非营利部队赋予探测器的大量足够大的踢球，甚至可以捕获暗物质颗粒的较小实验。欧洲杯猜球平台
“我们正在制定建造引力暗物质探测器的雄心勃勃的目标，但是需要实现的研发将为许多其他检测和计量测量打开门，”卡尼说。
其他机构的研究人员已经开始使用NIST团队的蓝图进行初步实验。
来源：http://www.nist.gov/