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暗光子:开启暗物质世界的一枚钥匙?

常驻编辑 科普中国 2022-08-29 暗物质   光子   费米   世界   相互作用   粒子   模型   钥匙   物质   质量   标准
:此类实验使用偶极天线或是高品质谐振腔,但是它记录一个带宽约为500MHz的数据。它可以同时搜寻在此带宽中的共振信号和非共振信号,探测范围在10MHz—GHz的微波波段。Us3拜客生活常识网


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(6)天文射电望远镜探测(图6中FAST):本文作者之一和合作者曾提出利用天文学微波望远镜的数据来限制暗光子暗物质的耦合系数。第一种方法是,在太阳的日冕层中,等离子体密度随着远离太阳而下降,因此其中的等离子激元的质量也在下降。暗光子暗物质广泛存在于太阳周围。对于固定质量的暗光子,它在某个半径时,自身质量等于等离子激元的质量,因此可以共振转化为单频光子。天文射电望远镜,可以观测来自太阳的单频光来限制暗光子暗物质的耦合系数[18]Us3拜客生活常识网


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第二种方法是,暗光子暗物质会导致天文射电望远镜的反射镜面上或者天线阵列中的自由电子发生振荡,产生对应频率的电磁波信号。它等效于天文射电望远镜自身吸收了暗光子,并将其转化为可见光子。我们计算了我国的五百米口径球面射电望远镜FAST(天眼)对暗光子暗物质的限制,填补了GHz之上的空白[19]。未来,我国参与的平方公里阵列射电望远镜SKA将会有更强的灵敏度。Us3拜客生活常识网


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7、总 结Us3拜客生活常识网


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天文学已经证实暗物质的存在,但是如何找到暗物质,乃至打开暗物质世界的大门仍然是粒子物理的科学前沿问题。暗光子理论提供了从可见世界通往暗物质世界的桥梁,其意义远超过发现一个新粒子。暗光子不一定是唯一的通往暗物质世界的桥梁,但是其简洁的理论形式为实验搜寻该类媒介粒子,提供了一个优秀的范本。迄今为止,已有很多粒子物理学家在暗光子方向上付出了相当多的努力,当前的实验限制能够横跨10-20eV到TeV的暗光子质量。由于暗光子质量范围广阔,单个实验不可能覆盖所有区域。因此,不同物理学科的实验协同和互补,以及物理学家的交流和沟通至关重要。当前,有更多的实验正在规划和建造,理论上也有更多的思考和探索,希望在未来能够找到真正通往暗物质秘密的钥匙。Us3拜客生活常识网


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参考文献Us3拜客生活常识网

[1] N. Aghanim et al. (Planck), Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters, Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [arXiv: 1807.06209 [astro-ph.CO].Us3拜客生活常识网

[2] M. Pospelov, A. Ritz and M. B. Voloshin, Secluded WIMP Dark Matter, Phys. Lett. B 662 (2008) 53[arXiv:0711.4866]Us3拜客生活常识网

[3] N. Arkani-Hamed, D. P. Finkbeiner, T. R. Slatyer, and N. Weiner, A theory of dark matter, PhysRevD 79, 015014 (2009), [arXiv:0810.0713 [hep-ph]].Us3拜客生活常识网

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