宇宙中超過(guò) 85% 的物質(zhì)是未知的，只有通過(guò)與常規(guī)物質(zhì)的引力相互作用才能知道。這種神秘的東西被稱為暗物質(zhì)，然而其尚未被直接發(fā)現(xiàn)，但這并不是缺乏嘗試。這些年來(lái)科學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了許多不同的實(shí)驗(yàn)，以嘗試從各種提出的暗物質(zhì)粒子中拾取信號(hào)。

　　近年來(lái)，HADES 粒子檢測(cè)器消除了“暗光子 ”的可能性，LUX 和 XENON1T 也排除了某些類型的弱相互作用大質(zhì)量大粒子(WIMP)。

　　但是，仍然可能的一種解釋是一種稱為軸子的假想基本粒子。人們相信軸子將不是離散的粒子，而是像波一樣在整個(gè)空間中流動(dòng)并且很少與正常物質(zhì)相互作用的行為。特別是，軸子被認(rèn)為與電和磁之間的相互作用微弱(但可檢測(cè))，這可能是它們最終展現(xiàn)自我的方式。

　　斯德哥爾摩的研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，可以偵聽(tīng)此類相互作用。該探測(cè)器將由一個(gè)裝有冷等離子體的腔室組成，該腔室的電線比一根頭發(fā)還細(xì)。這將被包裹在一塊大而有力的磁鐵內(nèi)。

　　這個(gè)想法是，在這個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)，任何穿過(guò)的軸子都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的電場(chǎng)。反過(guò)來(lái)，這將驅(qū)動(dòng)等離子體中的振蕩，然后可以將其檢測(cè)為軸子本身的證據(jù)。通過(guò)將這些導(dǎo)線靠近在一起或分開(kāi)，可以像收音機(jī)一樣調(diào)諧該設(shè)備，以找到正確的軸子頻率。

　　該研究的作者 Matthew Lawson 表示：“沒(méi)有冷等離子體，軸子不能有效地轉(zhuǎn)化為光。等離子體扮演著雙重角色，既創(chuàng)造了一個(gè)允許高效轉(zhuǎn)化的環(huán)境，又提供了一個(gè)共振等離子體激元來(lái)收集轉(zhuǎn)化后的暗物質(zhì)的能量。”

　　這種設(shè)計(jì)不同于以前的尋找軸子的嘗試。幾年前，nEDM 實(shí)驗(yàn)檢查了處于不受干擾的高度受控環(huán)境中的中子是否會(huì)隨時(shí)間改變其自旋。如果是這樣，這可能是發(fā)現(xiàn)軸子的證據(jù)。另一個(gè)名為 ABRACADABRA 的實(shí)驗(yàn)使用了環(huán)形磁鐵。從技術(shù)上講，中心不應(yīng)該有磁場(chǎng)-但是，如果軸子無(wú)處不在，它們可能會(huì)在該區(qū)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。

　　這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)最終都未能獲得理想的結(jié)果。但是無(wú)效的結(jié)果并不一定排除軸子的存在-而可能意味著軸子的質(zhì)量可能較小，或者相互作用較弱。新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，冷等離子體會(huì)放大任何潛在信號(hào)，因此可以檢測(cè)到這些較弱的相互作用。研究人員表示，他們的系統(tǒng)也可以相對(duì)輕松地?cái)U(kuò)展。

　　該研究的作者 Alexander Miller 說(shuō)道：“這完全是一種尋找暗物質(zhì)的新方法，它將幫助我們?cè)谕耆撮_(kāi)發(fā)的區(qū)域中尋找最強(qiáng)的暗物質(zhì)候選者之一。建立可調(diào)諧的等離子體將使我們能夠進(jìn)行比傳統(tǒng)技術(shù)更大的實(shí)驗(yàn)，從而在高頻下產(chǎn)生更強(qiáng)的信號(hào)。”

　　雖然該設(shè)計(jì)目前仍是理論上的，但該概念已經(jīng)在基于該想法的實(shí)際實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

　　該研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
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