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解释暗物质的暗光子可能不存在
发布时间:2018-05-02   文章来源 : 科技日报   字号:
 

  据美国趣味科学网近日报道,美国科学家对基本物理常数——精细结构常数进行了迄今最精确测量,仍没有发现被称为暗光子的神秘粒子的蛛丝马迹,表明暗光子可能并不存在。


  暗光子是假想的普通光粒子的“双胞胎粒子”,如果它们存在,将是解释暗物质存在的一种方式。不过,这项研究的负责人、加州大学伯克利分校物理学家霍尔格·穆勒说:“新测量强烈排除了某些质量暗光子存在的可能性。”


  研究人员解释称,如果暗光子存在,它也像光子一样是一种电磁力载体,光子在普通物质的带电粒子之间工作,而暗光子会使暗物质粒子之间的电磁相互作用成为可能。


  精细结构常数决定了电子和光子相互作用(耦合)的强度,为直接测量其值,研究人员利用铯原子制造了一个小型“原子喷泉”——一束向上发射的铯原子流,然后用激光将其击中,迫使原子进入量子叠加态,即每个铯原子同时处于两个位置,这就产生了由相同原子构成的两束原子流。当两束铯原子流重新组合在一起时,原子会以一种正确的方式干扰自身,让科学家得以计算出原子再次被激光击中时光子的速度。由于速度显示原子受力大小,因此光子和电子耦合的强弱程度——精细结构常数可被精确地计算出来。


  暗光子不符合标准模型,如果它们真的存在,现实测量结果与标准模型的预测是不相符的,也就是说,对精细结构常数的直接测量应与标准模型预测得出的值不同。新研究确实获得了不同于标准模型预测的精细结构常数值,但研究人员也发现,这其中的差异“与暗光子存在时可能期望的情况南辕北辙”。


  穆勒解释说,虽然测量结果不一致,但差异与预期不符表明暗光子可能并不存在。

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