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【转载】捕捉暗世界的幽灵——暗粒子

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从提出猜想到今天,暗物质一直困扰着研究者们。它们既是宇宙演化的重要参与者,却又让我们摸不着头脑。尽管人类进行了大量寻找暗物质的实验,但始终没有什么收获。
于是研究者们转向了暗粒子。我们世界中的常规物质由许许多多不一样的粒子构成,那么“暗世界”是不是也有不同种类的暗粒子呢?没有人知道,也没有人能证明。但是,在2021年,当LHC(大型强子对撞机)再次投入使用时,这将是科学家们计划探索的主要项目——去寻找可能存在的暗粒子。
现在已知的大多数粒子都处于“标准模型”之中,例如电子和光子,或者构成质子和中子的各种夸克。粒子学家不只发现了它们,还弄明白它们相互作用的4种相互作用:电磁作用、引力作用、强相互作用以及弱相互作用。
然而,暗物质并不在标准模型框架之中。不仅因为它是全新的物质,而且它仅表现出引力相互作用,这使暗物质与众不同。
一些科学家认为暗物质存在于粒子之间的虚空之中,并且有着属于它们自己的独特相互作用。打个比方,如果标准模型代表着所有陆栖生物,那么暗物质就像是第一个露出水面被我们发现的海洋生物。
来自芝加哥大学的物理学家王连涛认为:大型强子对撞机很有可能帮助我们揭开暗粒子的一部分神秘面纱。他的团队在今年4月3日发表了一篇文章来解释其中的原因。
大爆炸刚刚发生的几分钟内,宇宙中只有混沌的一团团粒子,这些粒子的周期可能还不到一秒钟。大型强子对撞机的工作是将粒子加速并碰撞,由此来模拟大爆炸后几分钟的环境。王连涛预测在相撞的两方粒子之中,有一些可能与暗世界的粒子相关,并在撞击后衰变得更加缓慢,在维持一纳秒后消失。


IP属地:山东来自iPhone客户端1楼2019-05-07 07:20回复
    论文的另一位作者刘震表示:“直接探测暗物质肯定是一项艰巨的工作,但是探测衰变过程中的暗粒子会容易的多,它好比是了解暗世界的探针。”
    王连涛表示:“我们仍需要做大量的研究。我们利用大型强子对撞机只关注与我们想要了解的东西,这导致我们会忽略其它大量信息。”哪怕是在现在已有的大型强子对撞机的数据库里,人们仍然能够从过去的一些可疑撞击中,每年提取出1000TB以上的新信息。这相当于是谷歌或facebook每年的数据量。
    在使用对撞机时,科学家们必须告诉对撞机他们想要探测什么。因此在收集数据的时候会忽略大量其它发生的事件。所以,如果科学家想要不漏过更多宝贵的信息,他们就必须重新审视大型强子对撞机对目标事件的定义。
    幸运的是,王连涛团队还有时间。2021年对撞机将重新投入使用,虽然能够发现暗粒子的撞击是偶然中的偶然,但他们可以再进行万亿次撞击,说不定这其中的哪一次就会带着一位暗世界的使者来到人们的面前。
    【全文转载自 牧夫天文 微信公众号,原文作者:Korey Haynes;翻译:雷丰图;校对:赵琨,王纪尧;责任编辑:毛明远】


    IP属地:山东来自iPhone客户端2楼2019-05-07 07:24
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      好奇心、探索欲、求真相,
      是人类文明弥足珍贵的品质。
      然而总有一天,
      这份珍贵需要拿极其高昂的代价换取。
      究竟该——
      不择手段地前进,
      还是畏缩不前?
      这是个问题!


      IP属地:山东来自iPhone客户端3楼2019-05-07 07:33
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        中微子和光子都属于暗物质


        IP属地:河北来自Android客户端4楼2019-05-07 08:35
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          反对建造


          IP属地:重庆来自Android客户端5楼2019-05-07 10:00
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            大质量弱相互作用粒子(英语:Weakly interacting massive particles,简称WIMP),是一种仍然停留在理论阶段的粒子,是暗物质最有希望的候选者。理论预言这种粒子应该有以下两个特点:
            粒子只通过弱核力和引力产生相互作用,或者粒子的相互作用截面小于弱核力作用截面;
            与普通粒子相比质量较大。
            由于它们不参与电磁力作用,因此无法被直接探测到;由于它们不参与强核力作用,因此它们基本上与普通物质不发生相互作用;由于它们较大的质量,因此它们运动的速度相对缓慢,因而能够成团聚集。根据以上特点,WIMP被认为是最有可能的“冷暗物质”候选者。现在很多实验正在寻找在理论上的“大质量弱相互作用粒子”(WIMPS)的粒子,它最有可能是暗物质。各个实验在地下的那些订做的设备全都等着一颗“大质量弱相互作用粒子”撞击原子核并引起一次反弹的时刻的到来。这样的实验必须在地下进行,以防止宇宙射线干扰结果。


            IP属地:河北6楼2019-05-07 12:12
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              2020年,新伊甸组织用三组药片核弹直接在地面上将欧洲强子对撞机炸成三节


              IP属地:北京来自Android客户端7楼2019-05-12 08:16
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