德国物理学家提出，在加速器中强力加速原子核可扰动量子真空，借助动态卡西米尔效应凭空产生暗物质假想粒子轴子。
宇宙中的引力总量一直对不上账。当我们把所有已知普通物质及其产生的引力全部算清后，会发现宇宙中还存在着极其庞大的引力缺口。这种多出来的引力来源被称为暗物质，科学家估计它的总量大约是普通物质的5倍。尽管暗物质应该无处不在，但人类至今不知道它究竟是什么，更不知道如何制造它。
来自德国德累斯顿罗森多夫赫姆霍兹中心理论物理学家Stefan Evans与Ralf Schützhold提出了一种全新设想。他们认为，如果在粒子加速器中给原子核施加极强的加速度，就能以特定的方式扰动量子真空，从而产生构成暗物质的假想粒子，即轴子。
轴子这种假想粒子最早在近50年前被提出，最初是为了解决量子色动力学中强相互作用的某种对称性谜题。意想不到的是，它的物理性质刚好使其成为暗物质的理想候选者。在量子色动力学的视角下，看似一无所有的真空并非真正空无一物，而是充满了由夸克和反夸克对组成的夸克凝聚。然而，在原子核内部，这种凝聚的强度会减弱。这意味着如果轴子存在，它在原子核内部的有效质量会比在外部更小。原子核对于轴子而言，就像水对于光一样，成为了某种不同的传播介质。
即使没有真实的轴子存在，量子力学也规定真空充满着无法消除的涨落，即量子涨落。著名的卡西米尔效应表明，将两个物体靠得极近会改变其间真空涨落的形式，进而产生可测量的吸引力。同理，当两个原子核靠得很近时，改变的轴子场涨落也会在它们之间产生类似的吸引力。
更神奇的是动态卡西米尔效应。当扰动量子场的物体运动速度急剧变化时，这种剧烈的扰动能将能量注入场中，把虚无的真空涨落转化为实实在在的粒子对。此前物理学家已成功用这种方法制造出真实的光子。
研究团队指出，急速加速原子核就能引发这种动态效应。快速移动的原子核能将其所携带的轴子场扰动能量转化为一对相互纠缠的真实轴子。这一过程也可以用安鲁效应来解释。在加速运动的原子核看来，原本冷寂的真空变成了一汪温暖的轴子热浴，原子核从中散射轴子。但在我们静止观测者的视角里，则是这颗飞驰的原子核凭空从真空中轰出了一对纠缠轴子。
虽然这一设想听起来不可思议，但人类现有的实验技术或许已经能够对其进行检验。两位物理学家建议利用超外围重离子碰撞来进行测试。在这种实验中，近光速飞行的原子核擦肩而过，其强烈的电磁场发生相互作用，而原子核本身并不直接碰撞。这种极短时间内的急剧运动状态改变，正好满足了制造轴子对所需的加速条件。
当然，要真正捕获轴子依然面临巨大挑战。轴子产生的概率极大地取决于其自身质量，即便成功产生，也需要灵敏度极高且方向对齐的液氙暗物质探测器才能捕捉到。
原文：https://www.sciencealert.com/a-particle-accelerator-could-create-dark-matter-from-empty-space