星系碰撞可能会帮助人类找到构成暗物质的神秘粒子

    来源: 互联网

      据报道,发生在遥远距离的星系碰撞所产生的影响,可能很快会帮助人类寻找到构成暗物质的神秘粒子。

      太阳系正在穿过一个被银河吞噬的星系,这增加了探测来自它的暗物质的可能性。

      银河甚至所有的星系,都是在一个巨大的光晕中形成的,这个光环由一种叫做暗物质的无形附加物质组成,它的重量是可见物质的五倍多。

      太阳系围绕银河系的运动,使它以每秒230公里的速度穿过暗物质光晕。因此,在我们看来,暗物质是一种高速的“风”。

      去年,欧洲航天局盖亚 (Gaia) 卫星探测了太阳系附近恒星的运动,发现了一条此前不为人知的的流状物“S1”,这是一个小矮星星系被银河系吞噬的痕迹。

      现在,由西班牙萨拉戈萨大学的恰兰·奥黑尔(Ciaran O‘Hare)负责的一项研究发现,来自该小矮星星系的相当于100亿个太阳质量的暗物质正沿着S1直接向太阳移动。

      这种暗物质将以每秒500公里的速度袭击太阳和来自地球的任何探测器,这一速度比标准暗物质风要快得多。奥黑尔和他的同事称这为“暗物质飓风”。

      这项研究探索了构成暗物质的、目前尚不为人类所知的几种流行候选粒子,以检测这种飓风如何直接地对探测实验产生影响。

      标准情况下,几倍到数百倍于质子质量的一个弱相互作用重粒子(简称“WIMP”),与原子碰撞将会产生怎样的核冲击力量。目前,这是几个碘化钠晶体和液化氙探测器的探测内容之一。

      奥黑尔和他的同事们研究桑福德地下研究所的LZ(LUX-ZEPLIN)实验发现,这种被称作“S1”流体中暗物质的构成成份如果达到10%,它可能强于标准风,并且这种重粒子质量将是质子质量的5到25倍。

      LZ实验是由大型地下氙(LUX)项目和液态惰性气体闪光实验(ZEPLIN)合并后,组建的直接探测WIMP的美国能源部一个官方实验项目。

      桑福德地下研究所是美国最深的地下物理实验室,坐落于南达科他州布莱克山,由废弃的金矿改建而来。

      就全球而言,该研究所也是利用液化氙探测器进行暗物质探测研究的实验室之一。

      在桑福德地下研究所进行的LZ实验,被称为世界三大直接探测暗物质粒子实验中灵敏度最高,有望最先捕获暗物质中弱相互作用重粒子的实验。

      奥黑尔和他的同事在研究内容中写道,和标准暗物质风一样,当该“S1”流体“迎面撞击太阳系”时,它的反旋转结构将大大增加来自天空中暗物质出现的数量。

      事实上,它应该会产生类似旋风结构的 “环”,这可能在未来很容易被定向暗物质探测器所探测。

      被称为轴子的外来暗物质粒子的情况,在该飓风最引人注目的迹象中被发现。作为构成暗物质的超级候选粒子,轴子在强磁场下可以转换成光子,这迅速引起全球范围暗物质科学研究者的关注。

      不管这个难以捉摸的粒子是什么,其探测进展自从“S1”被发现以来已经有了改善。奥黑尔和他的同事表示,汹涌而来的这一飓风将大大增加暗物质探测的进展。

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