科學家用反電子束轟擊鑽石尋找暗物質之謎“暗光子”

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據國外媒體報導,在我們所知的宇宙中,有十分之一的物質都處於“失踪”狀態,既看不見,也摸不著。但它們的引力卻可以對我們能看見的這部分物質產生影響,我們只能通過這種管道感知它們的存在。研究人員用“暗”這個形容詞來描述這些失踪的能量和物質。它們似乎是肯定存在的,但不會以任何能被我們探測到的管道、與“亮物質”發生相互作用。而我們自己、以及我們能看見的一切,都屬於亮物質之列。


義大利國家核子物理研究所正在開展一項簡稱Padme的新項目,試圖用理論上存在的“暗光子”解開所有暗物質之謎。假如他們真的發現了暗光子,便將成為宇宙中第五種力存在的證據。對於物理界而言,這將是一個驚人的大消息。

距英國《衛報》報導,這些義大利研究人員計畫用一束正電子(即電子的反粒子)轟擊鑽石薄片。在一般情况下,正電子和電子相撞後便會相互湮滅,並產生一對普通光子。但假如暗光子真的存在,那麼每次正電子與電子發生湮滅時,都應該會產生一個暗光子和一個普通光子,而不是產生兩個普通光子。

研究人員希望此次Padme實驗中使用的正電子束能够與鑽石中足够多的電子相撞,從而產生一個暗光子。Padme實驗無法直接探測到這個暗光子,但只要產物中少了一個普通光子,就能够證明這個暗光子的存在。如果正負電子湮滅能够產生暗光子,從表面上看來,就好像一部分能量憑空消失了一樣,因為這部分能量進入了我們觀察不到的“黑暗”領域。

若發生這種情況,研究人員便可證實暗光子的存在,並量測其質量。(據悉,與普通光子不同,暗光子是有質量的。)這一證據不僅能證明一種新粒子的存在,還能證明宇宙中存在一種全新的力。

在“亮宇宙”中,存在四種不同的力。電磁力帶有光能,負責原子之間的相互約束(你之所以不會從椅子上滑下來,也是電磁力的功勞)。强相互作用力負責將原子內部的粒子約束在一起。弱相互作用力則可導致原子分裂和衰變。引力是第四種力,它不僅將你牢牢固定在地球上,還主宰著宇宙中各類天體的運動。

如果暗光子真的存在,便可證明宇宙中還有第五種基本力:暗電磁力。假如此次Padme實驗真的發現了一個暗光子(這個“假如”可是一個非常大膽的假設,因為此前對暗光子的尋找全都一無所獲),整部物理教科書都將隨之改寫。