斯德哥尔摩大学有望使用轴子收音机来收听暗物质信号_物理仪器

斯德哥尔摩大学有望使用轴子收音机来收听暗物质信号

摘要：近年来，HADES粒子检测器消除了“暗光子 ”的可能性，LUX和XENON1T也排除了某些类型的弱相互作用大质量大粒子(WIMP)。

　　【仪表网仪表研发】近日，据外媒报道，据认为暗物质遍布我们周围(如果存在的话)，但是它不可见的事实使得它很难被发现。斯德哥尔摩大学的研究人员没有尝试去观察它，而是设计了一个实验，而是使用所谓的“轴子收音机”来“收听”它。

　　宇宙中超过85%的物质是未知的，只有通过与常规物质的引力相互作用才能知道。这种神秘的东西被称为暗物质，然而其尚未被直接发现，但这并不是缺乏尝试。这些年来科学家已经进行了许多不同的实验，以尝试从各种提出的暗物质粒子中拾取信号。

　　近年来，HADES粒子检测器消除了“暗光子 ”的可能性，LUX和XET也排除了某些类型的弱相互作用大质量大粒子(WIMP)。

　　但是，仍然可能的一种解释是一种称为轴子的假想基本粒子。人们相信轴子将不是离散的粒子，而是像波一样在整个空间中流动并且很少与正常物质相互作用的行为。特别是，轴子被认为与电和磁之间的相互作用微弱(但可检测)，这可能是它们终展现自我的方式。

　　斯德哥尔摩的研究人员设计了一个新的实验，可以侦听此类相互作用。该探测器将由一个装有冷等离子体的腔室组成，该腔室的电线比一根头发还细。这将被包裹在一块大而有力的磁铁内。

　　这个想法是，在这个磁场内，任何穿过的轴子都会产生一个小的电场。反过来，这将驱动等离子体中的振荡，然后可以将其检测为轴子本身的证据。通过将这些导线靠近在一起或分开，可以像收音机一样调谐该设备，以找到正确的轴子频率。

　　该研究的作者Matthew Lawson表示：“没有冷等离子体，轴子不能有效地转化为光。等离子体扮演着双重角色，既创造了一个允许转化的环境，又提供了一个共振等离子体激元来收集转化后的暗物质的能量。”

　　这种设计不同于以前的寻找轴子的尝试。几年前，nEDM实验检查了处于不受干扰的高度受控环境中的中子是否会随时间改变其自旋。如果是这样，这可能是发现轴子的证据。另一个名为ABRA CADABRA的实验使用了环形磁铁。从技术上讲，中心不应该有磁场-但是，如果轴子无处不在，它们可能会在该区中产生磁场。

　　这两个实验终都未能获得理想的结果。但是无效的结果并不一定排除轴子的存在-而可能意味着轴子的质量可能较小，或者相互作用较弱。新实验设计的优点在于，冷等离子体会放大任何潜在信号，因此可以检测到这些较弱的相互作用。研究人员表示，他们的系统也可以相对轻松地扩展。

　　该研究的作者Alexander Miller说道：“这完全是一种寻找暗物质的新方法，它将帮助我们在完全未开发的区域中寻找强的暗物质候选者之一。建立可调谐的等离子体将使我们能够进行比传统技术更大的实验，从而在高频下产生更强的信号。”

　　虽然该设计目前仍是理论上的，但该概念已经在基于该想法的实际实验中进行开发。

　　该研究发表在《物理评论快报》上。