@ 2023.10.08 , 07:02

脉冲星可能使暗物质发光

有关脉冲星的文章提到,一个有趣的现象是,如果暗物质由细微的偶极子粒子组成,它们可能会通过从脉冲星发出的辐射而显现出来。这项研究的作者来自阿姆斯特丹大学和普林斯顿大学,他们的工作发表在《物理评论快报》杂志上。

暗物质可能是我们宇宙中最迫切寻求的组成部分。令人惊讶的是,这种神秘的物质形式,物理学家和天文学家迄今未能探测到,被认为占据了宇宙中巨大的部分。

令人惊讶的是,在宇宙中85%的物质被怀疑是“暗物质”,目前只能通过其对其他天体产生的引力效应来观察到。科学家想要更多。他们想要真正看到暗物质,或者至少直接检测到它的存在,而不仅仅是通过引力效应推断。当然,他们也想知道它是什么。

有一件事是清楚的:暗物质不可能是我们所构成的同一类型的物质。如果是这样,暗物质将会像普通物质一样行为--它会形成像星星一样的物体,发光,不再“暗”。因此,科学家正在寻找一些新的东西--一种还没有被发现的粒子,可能只与我们所知道的类型的粒子非常微弱地相互作用,从而解释为什么这个世界的组成部分迄今仍然难以捉摸。

有很多线索可以寻找。一个流行的假设是,暗物质可能由轴子组成。这种假设性的粒子首次于20世纪70年代提出,是为了解决一个与暗物质无关的问题。普通原子的构成部分中的正负电荷分离结果出乎意料地小。科学家当然想知道为什么。

事实证明,一个迄今未被发现的粒子的存在,与中子的构成部分非常微弱地相互作用,可能会导致这样的效果。后来的诺贝尔奖获得者Frank Wilczek提出了一个新的粒子的名字:轴子——不仅与其他粒子的名称相似,如质子、中子、电子和光子,而且也受到同名洗衣粉的启发。轴子的存在旨在解决一个问题。

事实上,尽管从未被发现,但它可能解决了两个问题。几种基本粒子的理论,包括弦理论,这是统一自然界所有力量的领先候选理论之一,似乎预测了类似于轴子的粒子的存在。如果轴子确实存在,它们是否也可能构成缺失的暗物质的一部分或全部呢?也许,但是所有暗物质研究所困扰的一个附加问题同样适用于轴子:如果是这样,那么我们如何看到它们?如何使“暗”的东西可见?

照亮暗物质

幸运的是,对于轴子来说,似乎有一种摆脱困境的方法,尽管它仍然是一项挑战。如果轴子存在,它们可能与光子(光量子)相互作用,但这种相互作用非常微弱。这意味着轴子的发现就像在黑暗中寻找针一样困难,但研究人员发现了一种可能的方法来解决这个问题。

他们的想法是,通过观察一些具有强烈辐射的天体,如脉冲星,来寻找轴子。脉冲星是一种巨大的、极其致密的天体,它的表面密度可能与原子核的密度相当。它们以极高的速度自转,发出强烈的辐射,并且在空间中旋转,就像一个灯塔一样。如果轴子存在并与光子相互作用,它们可能会被脉冲星发出的辐射所探测到。这将是一种间接的证据,但它可能是探测暗物质的一个重要方法。

本文译自 phys.org,由 BALI 编辑发布。

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