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新设想:暗物质粒子或为暗磁单极子

来源:科技日报2019-06-14 09:18

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  科技日报北京6月13日电 (记者刘霞)据物理学家组织网近日报道,美国物理学家提出了一种新的暗物质候选者——暗磁单极子。而且他们认为,随着相关技术的不断成熟,可以通过探测电子通过时相位的变化探测到暗磁单极子的存在。

  暗物质据信占宇宙的四分之一以上,其余大部分是更神秘的暗能量。我们无法直接看到暗物质,但暗物质的引力决定了遥远星系和其他天体的形状。

  中国科学院高能物理研究所副研究员郭万磊13日接受科技日报记者采访是介绍说,暗物质通常认为是由一些尚待发现的粒子组成,其中最受青睐的候选者是弱相互作用有质量粒子(WIMP)。但经科学家多年努力追寻,WIMP迄今仍未“现身”。

  在最新研究中,加州大学戴维斯分校物理学教授约翰·泰恩带领的团队提出了一种新观念:暗物质粒子是一种与暗光子相互作用的暗磁单极子,暗光子与普通光子之间会有微弱的耦合作用。

  泰恩解释称,磁单极子的行为与磁铁的南极或北极的行为类似。尽管量子理论预测了磁单极子的存在,但从未在实验中发现过。暗磁单极子会与暗光子和暗电子相互作用,其作用方式正如理论预测电子和光子与磁单极子相互作用一样。

  物理学家保罗·迪拉克曾预测,在磁单极子附近做圆周运动的电子的波函数中会出现相位变化——同一个电子从磁单极子的任意一侧通过,其相位在另一侧会略有变化,即所谓的“阿哈罗诺夫-玻姆效应(AB)”效应。

  因此泰恩认为,可以根据电子通过暗磁单极子时相位的变化来探测到暗磁单极子。而且,这种暗磁单极子必须被太阳激发,然后历时一个月到达地球,以光速千分之一的速度行进。

  不过,泰恩也指出,这种相位的改变非常微弱,比探测到引力波所需的相位改变都小,所需的技术还有待进一步成熟。

  郭万磊表示:“最新研究首次提出利用阿哈罗诺夫-玻姆效应来探测暗磁单极子,这一想法有助于寻找暗物质,同时也值得我们进一步研究其应用。”

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