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新設想:暗物質粒子或為暗磁單極子

時間:2019-06-14 10:00:00 來源:科技日報

  據物理學家組織網近日報道,美國物理學家提出了一種新的暗物質候選者——暗磁單極子。而且他們認為,隨著相關技術的不斷成熟,可以通過探測電子通過時相位的變化探測到暗磁單極子的存在。


  暗物質據信占宇宙的四分之一以上,其余大部分是更神秘的暗能量。我們無法直接看到暗物質,但暗物質的引力決定了遙遠星系和其他天體的形狀。


  中國科學院高能物理研究所副研究員郭萬磊13日接受科技日報記者采訪是介紹說,暗物質通常認為是由一些尚待發現的粒子組成,其中最受青睞的候選者是弱相互作用有質量粒子(WIMP)。但經科學家多年努力追尋,WIMP迄今仍未“現身”。


  在最新研究中,加州大學戴維斯分校物理學教授約翰·泰恩帶領的團隊提出了一種新觀念:暗物質粒子是一種與暗光子相互作用的暗磁單極子,暗光子與普通光子之間會有微弱的耦合作用。


  泰恩解釋稱,磁單極子的行為與磁鐵的南極或北極的行為類似。盡管量子理論預測了磁單極子的存在,但從未在實驗中發現過。暗磁單極子會與暗光子和暗電子相互作用,其作用方式正如理論預測電子和光子與磁單極子相互作用一樣。


  物理學家保羅·迪拉克曾預測,在磁單極子附近做圓周運動的電子的波函數中會出現相位變化——同一個電子從磁單極子的任意一側通過,其相位在另一側會略有變化,即所謂的“阿哈羅諾夫-玻姆效應(AB)”效應。


  因此泰恩認為,可以根據電子通過暗磁單極子時相位的變化來探測到暗磁單極子。而且,這種暗磁單極子必須被太陽激發,然后歷時一個月到達地球,以光速千分之一的速度行進。


  不過,泰恩也指出,這種相位的改變非常微弱,比探測到引力波所需的相位改變都小,所需的技術還有待進一步成熟。


  郭萬磊表示:“最新研究首次提出利用阿哈羅諾夫-玻姆效應來探測暗磁單極子,這一想法有助于尋找暗物質,同時也值得我們進一步研究其應用。”


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