偏振光显微照片中捕捉到的食糖或蔗糖的结晶薄膜
卡尔·加夫/科学图片库
科学家们发明了一种利用巨型蔗糖晶体寻找暗物质的新方法,尽管到目前为止,他们只发现了苦乐参半的味道,缺乏结果。
我们相信暗物质的存在是基于奇怪的引力 它似乎对星系产生影响,但尽管科学家们几十年来寻找可能的暗物质粒子,但一无所获。其中许多搜索都在寻找弱相互作用的大质量粒子(WIMP),长期以来,它们被认为是最有希望的暗物质候选者之一。但即使是最敏感的搜索 空手而来。
大多数 WIMP 探测器都会寻找经过的暗物质粒子与普通物质相互作用时可能产生的闪光,但这假设这些粒子足够大,大约是质子质量的 2 到 10,000 倍。这可以最清楚地解释暗物质的星系效应,但 WIMP 也有可能更轻,尽管这更不符合该假设。
现在,费代丽卡·佩特里卡 德国慕尼黑马克斯·普朗克物理研究所的她和她的同事使用由冷却到极端温度的糖晶体制成的探测器来寻找这些较轻的 WIMP。
非常轻的 WIMP 应该与非常轻的原子(如氢)相互作用最明显,但使用纯氢作为探测器很困难,因为它的密度低,减少了相互作用的机会。然而,蔗糖每个分子上含有 22 个氢原子,其密度远高于纯氢。
佩特里卡和她的团队首先在一周的时间内从浓缩糖溶液中生长出蔗糖晶体,然后将晶体的温度降低到绝对零以上千分之七度。然后,他们通过使用超灵敏温度计寻找热量的微小增加和使用光子传感器寻找闪光来观察可能的暗物质相互作用。
研究人员进行了 19 个小时的实验,虽然糖晶体确实以与较大颗粒一致的水平发光,但他们没有测量到任何可能由 WIMP 产生的较弱的检测结果。
卡洛斯·布兰科说,糖晶体的建立是为了以极高的灵敏度寻找可能的暗物质相互作用。 在宾夕法尼亚州立大学,它们可以让研究人员看到来自轻型 WIMP 的极小的反冲力。然而,尚不清楚该实验是否能够有效排除其他可能的点燃晶体的来源,例如许多糖中常见的放射性碳14。
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