
难以捉摸暗物质颗粒可能潜伏在太阳心脏深处,研究人员发现我们可以使用埋在南极冰盖中的检测器来找到它们。
暗物质是数十年来宇宙学观察的不可避免的结论。从星系内的恒星的旋转速度到宇宙中最大结构的生长都表明,尽管在整个宇宙中产生了强大的引力影响,但目前物理学目前未知的某种粒子很少与光或正常物质相互作用。
到目前为止,我们还不知道这种暗物质粒子的身份。因此,由于相对缺乏证据,理论家提出了数十种暗物质的建议。在其中一些假设中,暗物质确实确实与正常物质相互作用 - 但在最稠密的宇宙环境中极少。
研究人员在发布到Preprint数据库的论文中建议,这种暗物质自然收集的好地方是太阳的内部arxiv8月23日,但尚未进行同行评审。太阳的核心非常稠密 - 比铁的浓密量超过20倍。自从大约45亿年前出生以来,太阳一直在绕着银河系。在所有这些数十亿年的时间里,我们的明星一直在看不见的暗物质颗粒的海洋中游泳,这些颗粒被认为是我们的大部分银河系。
即使暗物质与正常物质之间的相互作用异常罕见,太阳核心的密度(结合其极年轻的年龄)意味着它的一个颗粒之一有足够的时间与暗物质相互作用。这些相互作用会使能量从暗物质颗粒中脱离,从而减慢它们,直到它们在太阳核心深处。
那些暗物质颗粒可以坐在那里,持续一秒或十亿年,直到它们与该密集的环境中的另一个正常物质粒子相互作用为止。发生这种情况时,如果暗物质粒子足够重,则可能会腐烂到其他更熟悉的粒子物种的淋浴中。这些颗粒中的大多数将仍然被困在核心中,在其火热环境的永无止境的疯狂中弹跳。但是一种粒子,即中微子,能够逃脱太阳。
中微子就像几乎是黑暗的事情。它们非常轻巧(到目前为止,最轻的颗粒),没有任何电荷,几乎与其他任何东西都不相互作用。为了检测中微子,科学家必须建立巨大的实验室。这些探测器中最大的是IceCube,它使用整个立方公里(0.24立方英里)的南极冰盖作为测试室。当中微子撞击水分子时,它们会产生颗粒和光的淋浴,使串沉入冰中可以检测到。
太阳自然会产生中微子的原因融合反应。但是在新论文中,研究人员认为,如果暗物质在太阳的核心内建立,而这些暗物质颗粒蒸发在包括中微子在内的正常颗粒的淋浴中,那么我们应该期望看到较高数量的高能源中微子来自Icecube检测阵列中的太阳。
但是,当前来自太阳的中微子检测率与正常的融合反应一致,这意味着如果确实存在暗物质并目前正在太阳内建立,那么这些暗物质颗粒在灭绝正常物质时效率极低。缺乏检测对暗物质颗粒的特性有很大的限制。
研究人员指出,这些是对高质量暗物质理论的理论的最强限制,所有数据都坐在那里,聚集在其他目的中。而不是开发新的,昂贵的实验搜索暗物质,他们说,我们应该设计聪明的方法来使用现有的实验,因为我们永远不知道会出现什么惊喜。