@ 2017.12.04 , 11:00

悟空(DAMPE)探测卫星:离找到暗物质又近了一步

暗物质粒子探测卫星悟空(DAMPE)获取了目前国际上精度最高的电子宇宙射线能谱,这意味着我们正在接近一项重大的物理发现。

不,我们还没有找到暗物质,但是我们可能已经找到了它的一个指标,使我们能够缩小选择范围,接近了这种被认为是贡献了宇宙大部分质量的神秘物质。

由中国科学院领导的研究团队发现,DAMPE读出超过150万颗25GeV以上的电子宇宙射线和正电子,这是一个有趣的反常现象,并且以前所未有的高分辨率捕获,背景噪声达到最小。

“这可能就是暗物质的证据。”首席科学家常进在接受Science采访时说,他同时也承认存在其他解释的可能性,异常或许是由宇宙射线能量的其他来源造成的。

与正电子互为反物质的电子,是构成我们已知世界的物质基础。

通过测量它们的能量,科学家们希望能够发现由于弱相互作用的重粒子(WIMPs)的分解而产生的多余部分,这是暗物质的理论中可能的特征信号之一。

当这些粒子的数量与他们的能量相对应时,应该得到一个平滑的曲线——但是DAMPE发现,曲线出现了断裂。

悟空(DAMPE)探测卫星:离找到暗物质又近了一步
Chinese Academy of Sciences

用术语说,这叫做光谱中断。虽然之前我们已经发现过它间接造成的可测量的效应,但这是第一次直接发现这样的信号。

读数表明,存在某种东西在那里干扰这些能量信号:也许是暗物质的衰变。

通常情况下,科学家还需要找到更多的数据来做出推论。

幸运的是,DAMPE应该还可以继续工作五年左右,还会发回另外100亿次的宇宙射线读数,所以我们将有大把的机会深入探究能量曲线中的这处奇怪断点。

科学家们仍然不确定暗物质究竟是什么——DAMPE可能有助于回答另外一个问题——但是从我们对万有引力、宇宙中的物质以及光线在太空中弯曲的方式的观察,大多数专家都认为,还有更深层次的物理机制在发挥作用。

但是,直接找到它将是非常困难的任务。和太空中的DAMPE一样,意大利的XENON1T深空探测器的任务是试图找到暗物质引力效应导致的微弱涟漪。

就像DAMPE一样,XENON1T正在寻找那些难以捉摸的WIMPs——而暗物质真实的存在形式,我们还完全不了解。

科学家寄希望于通过暗物质对普通物质产生的影响进行明确的测量,如电子和正电子湮灭时在太空中发出的射线,我们最终可以找到暗物质。

“与宇宙微波背景实验、高能量伽马射线测量和其他天文望远镜的数据一起,DAMPE提供数据可能有助于最终澄清正电子异常与暗物质粒子的湮灭或衰变之间的联系。”研究人员范一中说。

这些发现已经在Nature上刊出。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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