暗物质是不是由轴子构成

发布时间：2023-10-12 09:37:12 所属栏目：动态来源：网络

导读： 　　在全部由物质组成的宇宙中，有一种最令人费解的存在—暗物质，它的总量占了绝大多数，但人们直到今日仍未能够观测接触得到。科学家们一直在寻找暗物质的本质，其中一种可能性是暗

　　在全部由物质组成的宇宙中，有一种最令人费解的存在—暗物质，它的总量占了绝大多数，但人们直到今日仍未能够观测接触得到。科学家们一直在寻找暗物质的本质，其中一种可能性是暗物质由一种叫做轴子的微弱相互作用的粒子构成。

　　一个由阿姆斯特丹大学和普林斯顿大学的研究人员领导的国际天体物理学家团队，利用了一种新颖的方法来寻找轴子的踪迹。他们发现，如果暗物质由轴子组成，那么它们可能会在强电磁场中转化为光子，并在脉冲星周围产生微弱的无线电信号。暗物质是一个令人困惑的谜团，它对我们的宇宙有着重要的影响，但却难以被捕捉。我们只能通过暗物质对可见物质施加的引力来间接地感知它的存在。例如，暗物质可以影响星系的旋转速度、星系团的结构和宇宙微波背景辐射的起伏。然而，我们对暗物质是由什么构成的知之甚少。有许多不同的理论和假设，但都没有得到实验或观测的证实。

　　轴子是一种假想的粒子，最初是为了解决强相互作用（束缚原子核内部的粒子）中一个称为“强 CP 问题”的难题而提出的。轴子也被认为是一种潜在的暗物质候选者，因为它们可以在宇宙早期以大量形式产生，并且与普通物质和光只有非常微弱的相互作用。然而，要想检测到轴子并不容易，因为它们可能非常轻，并且很难与其他粒子发生碰撞。

　　幸运的是，轴子有一个特殊的性质，即在强电磁场中可以转化为光子（光的基本粒子）。这意味着如果我们能够找到一个具有强电磁场并且可以被观测到的天体，我们就有可能看到轴子转化为光子并发出信号。这样一个天体就是脉冲星。

　　活动脉冲星是太阳系一种特殊类型的超级中子星，即死亡变质恒星核聚变反应坍缩后形成的致密天体。脉冲星具有极快的自转速度和极强的磁场，可以产生沿着其旋转轴方向射出的窄束无线电波。当这些无线电波扫过地球时，我们就可以像灯塔一样观测到脉冲星。

　　如果暗物质由轴子组成，并且存在于脉冲星周围，那么这些轴子就有可能在脉冲星强大的电磁场中转化为无线电波，并增加脉冲星本身发出的信号强度。这就是研究人员试图寻找和测量的效应。

　　为了做到这一点，研究人员首先建立了一个理论模型，来描述轴子在脉冲星周围的产生、传播和转化过程。然后，他们使用了先进的数值模拟，来计算轴子转化为无线电波的概率和强度，并预测了不同类型的脉冲星应该发出的无线电信号的形状和特征。

　　最后，他们将模拟结果与实际的脉冲性观测数据进行了比较，看看是否有任何超出预期的无线电信号，以及这些信号是否与轴子的存在一致。他们分析了 27 颗附近脉冲星的数据，这些数据来自欧洲空间局的 XMM-Newton 卫星和美国国家航空航天局的费米伽马射线空间望远镜。

　　遗憾的是，他们没有发现任何明显的轴子信号。这意味着要么轴子不存在，要么它们太轻或太弱，以至于无法被当前的观测手段探测到。然而，这也是一个有价值的结果，因为它为轴子的质量和相互作用强度设置了新的上限，从而排除了一些可能性，并为未来的实验和观测提供了指导。为未来的实验和观测提供了指导。在这项研究中，研究人员发现，轴子的质量和相互作用强度可以通过改变电子的运动方式来调节，这意味着它们可以在不同的轨道上行驶。

（编辑：开发网_开封站长网）

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