神秘粒子

[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/06/200806191615_94067_1622715_3.jpg[/img]据美国宇航局太空网报道，神秘的暗物质遍布整个宇宙，但其特性却是数十年来一直困扰天体物理学家的谜题。如今，一组科研人员开始对太阳内部展开研究，以探讨其最可能的成因之一，从而创造了首次有 望破解这一谜团的机会。　　[B]十个小组全力寻找 [/B] 人类一直认为，这种被称为暗物质的不可见东西，占据了宇宙中90%的空间。到目前为止，天体物理学家只是通过重力对恒星和星系的影响，推断出某些神秘物质的存在(例如，暗物质使星系的旋转比原本预期的要快)。 在人类假设中，暗物质的基本组成成份主要可能由两种粒子组成：即所谓的axions和WIMPs(即微弱反应大粒子)。目前有十个小组正在致力于找寻这种重量较大的WIMPs，其中GLAST小组就专门探寻假设WIMPs及其反物质自我相互消亡过程中会产生的伽玛射线。另有少数几个小组则致力于探寻重量较轻的粒子----axions。 在佛罗里达大学物理学家大卫.坦纳和其他科学家看来，无论从社会学角度还是从技术原因，WIPM小组的数量都远远多于axion小组。比如，WIMPs小组会吸引更多的天体物理学家的专业意见，另外，这一重量较大的大粒子也更让人浮想联翩。坦纳教授对SPACE.com表示，“WIMPs还意味着超对称性和超大尺寸，因此一旦被探测到，会给理论学者们提供大量的可研究空间，有很大的发展潜力。” 来自伯克利大学的X射线天文学家休.哈德森则率领一个小组进行axion研究，他表示，他们发现了一项极有前途的探寻axion的新方法：探查太阳内部。最近在圣路易斯召开的全美天文学年会上，哈德森发布了自己的研究成果。 [B] 太阳可能是暗物质粒子制造工厂[/B] 无论在电荷之下或是旋转之中，axion的重量都极轻，因此极难与宇宙中周围的物质相结合--即使在这种粒子存在的情况下。太阳被认为可能是制造这些暗物质粒子axions的工厂，具体的想法是：当太阳核心的光量子受到磁场吸引时，他们就会变成axions。由于微粒子只是偶而会与普通物质发生相合作用，因而很容易就会飞越太阳的核心部分，一路畅通地到达由其它粒子组成的太阳表层。一旦到了太阳光环之上，这里的太阳磁场是非常之强的，axions会再度变回成光量子。 哈德森小组希望，通过能够观测到太阳X射线的三大卫星--Yohkoh、RHESSI和Hinode的现有设备能找到这些光量子。哈德森表示，到目前为止的X射线影像已经显示出发现了axion信号。他整个小组成员希望，通过综合大量的映像信息产生更强的潜在的复合信号，进一步增强其探索的灵敏度。这一复合映像可以帮助天体物理学家们去除所谓的背景噪音，它可能是由任何其它物质生成的，而决不是axions。

http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/12/201012151306_267198_2193245_3.jpg银河核心深处神秘物质相撞在一起产生的伽马射线 据国外媒体报道，宇宙学家表示，他们已经在银河核心深处发现与暗物质粒子有关的最令人信服的证据。该地的这种神秘物质相撞在一起产生伽马射线的次数，比天空中的其他临近区域更频繁。　　最近几年，科学杂志上不断出现类似研究，不过要证实信息来源一直非常困难。然而费米实验室和芝加哥大学的宇宙学家、最新研究的第一论文作者丹·霍普表示，10月13日出现在arXiv.org网站上的这项最新研究与此不同。他说：“除了暗物质以外，我们考虑每一个天文学来源，然而我们了解的知识无法解释这些观测资料。也没有与之密切相关的解释。”这一断言还没得到其他科学家的严格审查，不过看过这篇论文的人表示，他们还需要对该成果进行更多讨论。　　费米实验室的天体物理学家克雷格·霍甘并没参与这项研究，他说：“这是我所知道的第一项通过一个简单粒子模型，把少量与暗物质的证据有关的线索拼接在一起的研究。虽然它还没有充足证据，但它令人兴奋，值得我们去追根究底。”暗物质从137亿年前开始在庞大的能量膨胀——宇宙大爆炸过程中形成。能量冷却后形成普通物质、暗物质和暗能量，目前它们在宇宙中的比例分别是4%、23%和73%。　　跟普通物质一样，暗物质具有引力，几十亿颗恒星正是在它们的帮助下聚集到星系里。但是这种物质很难与普通物质发生互动，人们看不到它。微中子是唯一一种曾在实验室里发现的暗物质粒子，但是它们几乎是零质量，而且在暗物质的宇宙能量部分里仅占很小比例。天体物理学家认为，剩下的很大一部分是由弱相互作用大质量粒子(WIMP)构成，这种粒子的能量大约比质子多10到1000倍。如果两个暗物质粒子撞在一起，它们就会彼此摧毁对方，产生伽马射线。　　霍普和他的科研组通过对费米伽马射线太空望远镜在两年多时间里传回地球的数据进行分析，发现这种高能死亡信号。费米太空望远镜是美国宇航局的伽马射线望远镜，主要用来扫描银河的高能活跃区。他们发现，发出信号的相撞在一起的暗物质粒子，比质子大约重8到9倍。霍普说：“它比我们大部分人猜测的结果可能更轻一些。迄今为止我们很擅长这方面。不过人们猜测的暗物质粒子的重量范围不会一成不变。”　　该科研组在银河核心处一个直径100光年的区域收集到的数据里发现这些信号。霍普解释说，他们之所以会关注这个区域，是因为它是暗物质最喜欢的聚集地，银河这个区域的暗物质密度，是银河边缘的10万倍。简而言之，银河核心就是一个暗物质大量聚集在一起，经常相撞的地方。　　然而，其他科学家希望看到卡尔·萨根的名言“不同凡响的发现需要不同凡响的证据”能变成现实。也就是说，他们希望看到从自然界和实验室两方面获得的证据。芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳没参与这项研究，他说：“没人提供像萨根提到的那种证据。接受这一观点最困难的部分是，你必须拒绝接受天体物理学解释。大自然非常非常聪明，这可能是我们至今从没思考过的事情。”　　特纳表示，好消息是几项有希望的暗物质探测试验目前正在进行。相干锗中微子技术(CoGeNT)等深埋地下的探测器可助霍普一臂之力。该探测器近几年可能已经发现弱相互作用大质量粒子的迹象。特纳说：“这十年是暗物质的十年。这个问题即将解决。现在所有这些探测器都在观测正确方位。”霍普同意两人的观点，不过他表示，与他交谈过的天体物理学家，没人能解释清楚这一现象。他认为，在他的发现得到支持或痛批前，也许只要数周时间就能在实验室里验证暗物质是否存在。他说：“我从没像现在一样为自己是一名宇宙学家而感到激动不已。”