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新发现!这种粒子可以解释暗物质

2020/8/1 18:07:24 来源:原创 浏览:

X17可能是理解宇宙最大谜团之一的缺失环节。

1933年,天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)注意到一个奇怪的现象:宇宙似乎有“丢失的质量”。必须有什么东西来解释宇宙物体之间的空间和使他们保持原位的引力。兹威基的“丢失的质量”就是现在科学家们所说的“暗物质”。

暗物质回答了宇宙中一些神秘的问题同时,也为天文学家们带来了新的难题。尽管科学家们相信暗物质构成了宇宙的80%,但它从未在实验室中被成功探测到。它的存在只能根据其引力来推断,而不是通过任何视觉证据,因为它…怎么说…很暗。

图解:暗物质

但也许仍有答案:一种被称为X17的假想粒子或许有助于解释这种看不见的东西背后的一些奥秘,并颠覆我们对于主宰自然的力量的看法。

X17是什么?

X17首次出现在2015年,当时一组匈牙利研究人员宣布检测到一个新粒子,他们说这种粒子可以解释暗物质粒子之间的相互作用。

这是一个颇具争议的发现,但现在科学家们说他们有了更多的证据:在2019年10月的一篇预印稿中,他们描述了为X17提供新证据的第二个实验。

根据2016年的一项研究,如果该粒子是真的,它甚至可以代表自然界的“第五力量”。

图解:粒子

从理论上说,X17是一种既能携带能量又能携带力的亚原子粒子,其质量约为1700万电子伏特,重约34个电子。

今天,我们知道有四种力量:万有引力,电磁力,强相互作用力和弱相互作用力。它们共同控制着粒子之间的相互作用。但如果被证实,X17可能会迫使物理学家重写粒子物理学的标准模型——与光子相关的、或光粒子之间的粒子相互作用的理论模型。

标准模型没有考虑到暗物质粒子之间的相互作用,因为暗物质不与光相互作用。但是X17可能是控制暗物质粒子之间相互作用的力。

X17,如果它存在的话,可以帮助科学家了解组成暗物质的基本过程。然而,一些人对这项实验结果表示怀疑,因为没有其他团队能够在他们的实验室中检测到这种新粒子。

检测暗物质——绝非易事。

多年来,科学家们一直在通过一系列怪异的、非常规的实验来寻找暗物质。

大型地下氙气探测器就是其中之一。该探测器位于桑福德地下实验室地下近5000英尺处,它的作用是尝试观测暗物质与普通物质的相互作用。该探测器耗资1000万美元,于2013年4月推出,作为世界上最灵敏的暗物质探测器——不幸的是,它没有成功。但是这家伙正在升级。当它在2020年重新上线时,它将比之前的版本大30倍,敏感度提高100倍,并有望比之前的版本更成功。

大型强子对撞机是世界上最大,力量最强的粒子加速器,是科学家用来试图发现难以捉摸的暗物质的另一种工具。 实际上,科学家们希望能在对撞机上制造出暗物质粒子。尽管它们会悄无声息地穿过对撞机的探测器,但它们与其他粒子碰撞后所丢失的能量可以间接地表明它们的存在。

DAMA / LIBRA实验是另一种粒子探测器,希望能在星系周围的晕圈中找到暗物质。探测器在围绕太阳运行的过程中,寻找地球周围暗物质晕的变化,并希望建立一个年度周期循环模型。

尽管花了这么多功夫,但没有一个项目成功地直接检测出暗物质——对所有意图和目的而言,暗物质仍然是“丢失的”。

只有时间才能告诉我们X17是否真的存在,如果存在,它又是否能帮助科学家们探索宇宙中最深远的奥秘之一。

作者: PassantRabie

FY: 鸭鸭

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