地球古代岩石中潜藏着暗物质的踪迹。-王其杉博客|程序员|科技新闻
马里奥塔玛/盖蒂图片社
暗物质是众所周知的难以捉摸的东西。几十年来,我们一直在探索它的存在,尽管我们可以从银河系中的效应推断出它在宇宙中的存在,但发现它的直接证据却有点困难。但是如果它一直躲在我们脚下呢?
这就是一组研究人员在预打印服务器ARXIV上的一篇论文中提出的建议。他们说,有可能看到理论上的暗物质粒子叫做弱相互作用的大粒子(WiMPS)在地球上的古老岩石上的影响。他们有一个想法来证明这一点。
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这项研究的共同作者Sebastian Baum在瑞典的斯德哥尔摩大学说:“人们很长一段时间都在寻找[懦弱的人]的方法之一是寻找其中的一个,并实时地撞击原子核。”“我们想出的解决方案是…你能找到一些记录这些事件,如果它们发生很长很长的时间?“
尽管暗物质被怀疑占宇宙物质的85%,但暗物质缺乏与常规物质的相互作用,为其存在的直接证据提供了非常困难的证据。我们大多数的搜索,如在意大利格兰萨索地下实验室,在snowlab在加拿大,和世界各地的许多其他实验室,已成功为止。
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这就是物理学家刚刚完全重新定义千克的原因。
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马特雷诺兹
这些探测器通常寻找多年的交往,但鲍姆和他的同事们认为所谓的古探测器可以记录的相互作用在数亿年。在某些矿物质如岩盐,发现地下深处,一个窝囊废打核将导致它的后坐力,产生了明显的痕迹–或损害”轨道“–在核已经撞出位置。
这样的效果会非常小;微量将尺寸小于1000纳米,对人类的眼睛看到的太小了。但是,如果你使用了先进技术如氦离子显微镜,你可以看到事件发生不久后的残余。
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“If dark matter interacts with nuclei, which is the whole premise here, that kick given to the nuclei will create a track,” says Dan Hooper from the Fermi National Accelerator Laboratory in the US, who was not involved in this research. “它将穿过那块水晶,通过它发出冲击波。”
Even a tiny sample of these minerals could contain a historical record of such a brush with dark matter. 这些矿物可以从世界各地的现有钻探场进入。“We are contacting people we will need to work with,” says Katherine Freese from the University of Michigan, a co-author on the study. “我相信它会奏效的。”
No one knows for sure yet though, because these techniques have only become possible in the last decade. A similar idea was proposed in the late 1990s, using the mineral mica to try and see traces of dark matter, but the technology simply wasn’t good enough then.
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我们发现了一颗古老的星星,使银河看起来很古老。
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卡蒂亚莫斯维奇
另一个问题是背景散射。In June, the team released their first paper on this idea, but some scientists criticised the proposal because they said the researchers wouldn’t be able to tell if nuclei had been hit off course by a dark matter particle, or just some errant radiation.
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在他们的最新论文中,研究小组称损伤轨迹的长度可以解决这个问题。与其他粒子相比,WIMP预计相对较重。如果轨道很短,背景源可能会发挥作用。但是如果它很长,唯一能解释的可能是一个有分量的暗物质粒子。
Within the next year, the researchers are hoping to perform a feasibility study to prove their technique works, showing that they can see traces not related to dark matter inside a material. Some time after that, if all goes well, they plan to actually try and find evidence for traces caused by WIMPs.
“It seems totally plausible that this could lead to pretty exciting results down the road farther,” says Hooper. “而且它也会遇到无法克服的问题。现在说太早了。
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