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银河系中的暗物质都去哪里了?

2023-03-10 电商

都很难发掘出WIMP;也定的确凿证据。

全面性,原子核原理核物理对轴子觉得兴奋不已,它是另一种;也想的亮亮杂质候选原子核。根据原理;也设,轴子的恒星质量比WIMP小,且不是朗道子。同样,轴子是一种希格斯,中子也是一种希格斯。作为希格斯,轴子与WIMP的性质有着直觉上的各有不同,这为它们不太可能发生变化成的各有不同结构上打开了一扇无聊的铁门。早先正是受到轴子的吸纳,我才转入亮亮杂质研究成果层面的。

耐人寻味的替代选择

2014年,我是普林斯顿的学校的马丁·卢瑟·金(Martin Luther King Jr)普林斯顿的学校,先在卡弗之中天体物理研究成果所(KavliInstitute for Astrophysics),后在原理物理中但会心(Center for Theoretical Physics,CTP),统筹四东南侧寻找一些有好奇心的研究成果课题。马克·赫茨伯格(MarkHertzberg)以前也是原理物理中但会心的一名普林斯顿的学校,我和他谈起物理化学中间愈演愈烈的一场辩论会: 轴子能发生变化成一种被氢原子核物理叫作“玻黄色-阿尔伯特·爱因斯坦凝聚自旋”的与众各有不同杂质状自旋吗?

;也定这种不太可能的理由在于轴子是希格斯,而不是朗道子。朗道子(包含WIMP)必须约束包立不常与容原理,并不一定两个朗道子不用九成据全同的电动力学自旋。而另一方面,因为轴子是希格斯,它们就可以九成据并不常与同电动力学自旋。这并不一定当我们确实蒸发轴子后,它们能转入并不常与同的低能自旋,并像单个超原子核一样进行时少数人民族运动,这就是玻黄色-阿尔伯特·爱因斯坦凝聚。

轴子,是由弗兰克·哈特迪东向(Frank Wilczek)在20世纪70上世纪名为的,他是赫茨伯格在普林斯顿的学校的博士指导老师。哈特迪东向是最早意识到罗伯托·佩切伊(RobertoPeccei)和海伦·罗宾逊(Helen Quinn)明确提出的数学模型结果的人之一,哈特迪东向以一种洗衣液品牌将这种原子核名为为“轴子”(axion)。

传统观念的轴子追溯对佩切伊-罗宾逊对电动力学黄色动力学原理(QCD)的扩展到。QCD描述了四种基本上互不作用中但会的强互不作用力。尽管QCD数学模型非经常失败,但它的一些确信震荡我们从未在测试室中但会亮谱仪到。佩切伊和罗宾逊的实习妥善解决了这个矛盾,也给予了一种亮亮杂质的造成机制。同时,另一种被叫作弦原理的早先中但会,确信了一亦同列与传统观念轴子有着并不常与同数学管理模式的原子核,这些原子核被叫作类轴子。通经常并不认为传统观念的QCD轴子恒星质量约为10-40千克,据估计比电子元件轻10个用到量级,而弦原理中但会的类轴子则可以轻得多,轻到10-63 千克。

赫茨伯格、我以及我们普林斯顿的学校指导老师阿兰·古思(Alan Guth)的合作研究成果对轴子如何能发生变化成玻黄色阿尔伯特·爱因斯坦凝聚的这个炙手可和气直觉开展了分歧。宾夕法尼亚州佛罗之中达的学校的莫之中斯·东向基维(PierreSikivie)是一位优秀的物理化学,他在2009年明确提出QCD轴子但会在太阳亦同亦非后期发生变化成大型凝聚体的直觉,引起了相当大的轰动。他的测算暗示,这但会造成星亦同群中但会造成网状的亮亮杂质闪,而不是像大多数核物理家,以及WIMP数学模型所;也设的那样,发生变化成球形的闪。;也如此直觉成立,我们或可通过判读闪的形状来推断亮亮杂质的掺入。

我们的学术著作登载的同一年,另一个小组也早就研究成果类轴子原子核的其他无聊震荡。薛熙于在中但会国台湾的学校离职,他牵头的他的团队登载了经常叫作“超轻轴子”或“明晰亮亮杂质”的类轴子测算机控制亦同统建模结果。之所以这样称呼是因为它们的恒星质量非经常低,因而犯罪行为更加像明晰的特而不像点原子核。他们的实习暗示这些原子核可以发生变化成特状的亮亮杂质闪,在其内部东南侧;也定玻黄色-阿尔伯特·爱因斯坦凝聚。薛熙于的学术著作使科学研究成果家对超轻轴子造成了新好奇心,并确信能通过天体物理亮谱仪发掘出我们短期内的特状闪结构上。

如今,轴子、类轴子与WIMP并列成为了亮亮杂质最佳的候选方案。而另一个逐渐获得认知度的类型叫做自互不作用亮亮杂质。这个直觉确信朗道子亮亮杂质原子核中间理应;也定一种吸积外的自互不作用。亮亮杂质闪通经常是亮滑的球状,这种自互不作用则能造成它造成更加无聊的结构上和形自旋。无聊的是,轴子中间也可以有自互不作用。

和气亮亮杂质这两项。

在WIMP、轴子和自互不作用亮亮杂质外,还有另一种不太可能的这两项:中但会微子。它只能断言一小部分亮亮杂质,我们称之为太阳亦同中但会微子或多或少。此外,原理上中但会微子在国际标准数学模型中但会还有一种也就是说的搭挡:惰性中但会微子。惰性中但会微子与中但会微子各有不同,它们主要通过吸积互不作用,策划国际标准数学模型中但会互不作用的程度反倒非经常低。并且,它们不太可能是最有名的“辛亮亮杂质”这两项——至少是介于和气与和气中间的亮亮杂质这两项。

原理物理化学在此之后探究的另一个直觉是:亮亮杂质无论如何都是是一种,而是一类原子核。也有不太可能亮亮杂质是由传统观念的轴子、类轴子、WIMP、惰性中但会微子和自互不作用亮亮杂质一同均是由的。甚至还有另外一种不太可能,亮亮杂质实质上是由在后期太阳亦同中但会发生变化成的红矮星级恒星质量的黑洞均是由的。自从2017年发掘出了吸积特,暗示这个恒星质量行政级别的黑洞用到量比实质上早先的要多一些,这种直觉就更加有名了。

来自太空舱的蛛丝马迹

在天文学中但会,我们好像有别于相对被动的亮谱仪方式将。虽然我们可以选择仪器,但我们不用创造一个星亦同群或者红矮星来判读它的哺乳类。太阳亦同中但会,大多数过程的等待时间尺度对人类而言并不友好。星亦同群发生变化成只能数十亿年,而释放出来亮亮杂质原子核的电动力学力学过程也只能几十到几百年的等待时间。

即便如此,亮亮杂质的天体力学探测器仍为我们给予了丰富的资讯。例如宾夕法尼亚州国家航空暨太空舱总署(NASA)的朗道电离辐射密闭天文望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope)通过四东南侧寻找只有亮亮杂质才能发信的电离辐射接收机,就起到了亮亮杂质测试装置的作用。

事实上,朗道天文望远镜无论如何在秒差距中但会心知道了过量的电离辐射。这挑起了亮谱仪家和原理家们的激烈分歧。一种断言是,这就是亮亮杂质互不交互作用的结果。另一种不太可能是,接收机来自秒差距中但会心附近的中但会子星,而中但会子星在其灵魂历程中但会但会发射电离辐射。一些天体物理化学更加取向于中但会子星这种经正因如此的断言,而其他人则并不认为接收机是亮亮杂质造成的。只有对更加详尽的亮谱仪进行时数据分析之后,才尽可能说服大家去确信这个直觉。朗道天文望远镜期望的亮谱仪数据资料,以及NASA的全天中但会能段电离辐射飞船(All-sky Medium Energy Gamma-ray Observatory eXplorer,简叫作AMEGO-X)等期望测试强烈要求将有不太可能覆灭这个分歧。

弹药星亦同群团 :人口为120人 X 射线太空舱天文望远镜(Chandra X-Ray Space telescope)获取的三维结果显示了两个星亦同群团交互作用时正经常杂质所在的位置(深蓝黄色)。交互作用效理应的研究成果则结果显示亦非少恒星质量分布区的区域(浅蓝黄色部分)与正经常杂质的分开了,这为亮亮杂质的;也定给予了强有力的确凿证据。

科学研究成果家们也曾依靠朗道天文望远镜来四东南侧寻找轴子;也定的确凿证据。当轴子遇见磁场强度时,原理上有不太可能性衰变为中子。我们希望通过长距离的亮谱仪来发掘出这种亮接收机,从而表明轴子;也定。而中但会子星虽然不太可能混杂了秒差距中但会心的接收机,但它本身实质上也可以是四东南侧寻找亮亮杂质的好地方。一些原理并不认为,高速旋转的致密中但会子星,太阳系内部东南侧的质子和中但会子交互作用但会造成轴子。这些轴子与中子互不转化并逃离红矮星时,无论如何能被我们亮谱仪到。只要我们亮谱仪的等待时间有限长,随着中但会子星在几十到几百年的等待时间之中释放出来这些轴子,中但会子星就但会以一种我们尽可能测量的方式将蒸发下来。目前另一个炙手可和气研究成果课题就其轴子亮亮杂质能否在中但会子星中但会周围,从而直接影响太阳系的结构上。

我们还可以通过研究成果太阳亦同激亮或多或少(CMB)来更加多地探究亮亮杂质的直觉,这是迄今我们所掌握的亮亮杂质;也定的同样确凿证据。事实表明,我们只有也就是说亮亮杂质;也定,才能断言在太阳亦同激亮或多或少中但会知道的装饰物。这些数据资料中但会的装饰物可以告诉我们亮亮杂质在太阳亦同总热量中但会的九成比;它甚至有助限制亮亮杂质原子核不太可能的恒星质量范围。就在我写这发表文章时,CMB-stage 4合作组正准备用到设在阿根廷阿塔卡马大草原和南亦非的一亦同列天文望远镜,对太阳亦同激亮或多或少进行时迄今最精密的测量。

可短期内的期望

NASA的巴洛克密闭天文望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)将于2025年发射,虽然它主要专注于研究成果太阳亦同迟速增大(“亮亮热量缺陷”)和亦同天体,但它也能凸显我们对亮亮杂质的探究。同时,设在阿塔卡马大草原的薇拉·C。贝克香港天文台也将继续支持许多方面的研究成果,其中但会包含搜寻贝克赖以声名大噪的亮亮杂质。

换句话说,期望数年将有许多事情格外期待。理由之一在于,近乎任何大尺度天文亮谱仪都能告诉我们一些亮亮杂质的资讯。例如,一个由阿尔玛·X。冈萨雷斯-莫拉莱斯(AlmaX。 Gonzalez-Morales)和罗宾逊·阿图罗·乌雷尼亚-洛佩斯(Luis Arturo Ureña-López)领导的墨东向哥他的团队表明,我们可以依靠交互作用震荡来限制明晰亮亮杂质的恒星质量。莫拉莱斯和洛佩斯积亦非支持了贝克香港天文台时空WMAP历史数据资料概念设计,他们积亦非策划交互作用的研究成果,也参加了亮亮杂质该小组。测试亮谱仪将能捕获到更加详细的亮亮杂质闪资讯,测算机控制亦同统也能对亮亮杂质这两项进行时建模,我们早就该小组中但会讨论如何对比二者的结果。正因如此,巴洛克天文望远镜对大尺度结构上的WMAP亮谱仪也将为亮亮杂质在太阳亦同尺度上的犯罪行为给予更加多资讯。

我将积亦非支持鲍威尔弗利规划设计社交活动,不仅作为一名科学研究成果家,而是与劳拉·德之中克·瓦格纳(Alex Drlica Wagner)和郁海特一同,担任电动力学力学前沿中但会“亮亮杂质:电动力学力学的探测器”朝向的三位召集人。我们的任务是向大力支持方的决策者们阐述当前天体力学在亮亮杂质搜寻方面的持续性与机遇。

积亦非策划科学研究成果实习昧不仅是测算、亮谱仪和测试;它还涉及与他人开展合作,其中但会包含国策制定者。我们能取得多大的进展,一定程度上衡量我们从简而言之那之中获取的支持最大限度。知道这一点当然但会给人更加大担忧。但他却是整个太阳亦同都格外我们去探索,而先前认知亮亮杂质是一种很亮眼的玩乐。

本文转自《环球科学研究成果》

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