粒子仍然是物理学家无法挠破的痒点。无论是什么牵引着宇宙中更可见的物质,它只是不想被发现。
对现有数据的重新审视未能检测到任何“暗光子”——这种粒子有助于描述阴影质量背后的力量。这并不排除它们的存在,但确实留下了一些它们可以潜伏的地方。
1999年至2008年,加州斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的物理学家将物质和反物质粒子粉碎在一起并仔细检查遗骸以寻找隐藏的秘密。
直到今天,研究人员仍在挖掘产生的数据,寻找科学最大谜团之一的线索——构成我们宇宙的所有黑暗物质。
即使我们将恒星、尘埃和气体的总质量加起来,我们仍然没有足够的引力来解释星系是如何粘在一起的。要么我们的计算结果严重错误——这是可能的,但不太可能——要么一定有更多我们看不到的东西。
不管这些物质是什么,暗物质约占宇宙质量的 25%。只是不太容易让人知道,并不是因为不想看。
这是可能的暗物质可能是行为奇怪的正常物质的致密团块,或者以我们无法检测到的方式卷曲的奇怪维度。
或者它可能是完全不同类别的物质。比较黑暗的班级。
这个暗粒子家族的行为仍然符合教科书物理学。换句话说,不同种类的暗物质电子或整个暗原子之间可能存在力。
正如光子介导电磁力一样,可能存在“暗”光子在这些暗物质之间来回穿梭。
如果它们存在,那么暗光子几乎肯定具有某些特性,这些特性可以在碰撞粒子的数据中表明它们的存在。
“探测器中的(暗光子)特征非常简单:一个高能光子,没有任何其他活动,”尤里·科洛缅斯基说是加州伯克利实验室核科学部的物理学家。
到目前为止,在所谓的 BaBar 实验中加速器达到的能量中还没有出现这些暗光子指纹的迹象。
“虽然不排除暗光子的存在,”BaBar 发言人迈克尔·罗尼 (Michael Roney) 表示,“BaBar 的结果确实限制了它们可以隐藏的地方,并明确排除了它们对另一个与亚原子粒子(称为 μ 子)特性相关的有趣谜团的解释,”
μ子是带电基本粒子,与电子不同。这标准型号物理学的理论——解释所有粒子如何相互作用的最佳理论——描述了μ子的外观。
问题是 μ 子的基本属性之一,称为自旋,在模型中看起来并不完全像它应该的那样。布鲁克海文国家实验室的早期测量结果与预测相差 0.0002%。
是什么原因导致这种异常现象呢?谁知道呢。当然不是暗光子。
“暗光子可以弥合暗物质和我们的世界之间隐藏的鸿沟,所以如果我们能看到它,那将是令人兴奋的,”科洛缅斯基说。
这并不完全是光子的阴影双胞胎的丧钟,而且更强大的实验已经准备好继续寻找隐藏的物理现象。但找到它的几率却大大下降了。
关上门和缩小窗户可能看起来不像科学中的伟大启示那么令人兴奋。不过,尽管“黑暗物理学”看起来很酷,但重新树立我们在哪里寻找答案的信心会更有成效。
这项研究发表于物理评论快报。