尋找暗物質更有效的路徑——地殼深處

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 20 日 18:54 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly


最好的暗物質探測器也許是地球自身。雖然我們幾乎已有壓倒性的證據表明,宇宙由暗物質與暗能量構成,但至今依然無法找到暗物質成分。現在一篇新論文提供了另一個探索方向:往地球更深處尋找。

要讓我們宇宙中恆星、星系的許多奇怪行為合理化,就必須有理論預測的暗物質及暗能量存在,雖然它們的「隱身術」有點強大,但它們依然具有質量,聚集成簇就能影響其他物體,這也就是科學家目前透過重力效應發現暗物質存在的證據。

理論上,暗物質是一種或多種不同於一般物質(比如電子、質子、中子等)的基本粒子,粒子物理學家提出了許多新粒子,比如最有希望的大質量弱交互作用粒子(WIMP)、軸子、惰性微中子等。

然而散佈在世界各地的暗物質檢測器已運行數十年有餘,它們埋在地下深處以避開高能粒子的干擾,各個都試圖捕捉暗物質粒子經過地球時留下的微弱痕跡,卻無濟於事,科學家始終搜索不到暗物質的訊號。

不過最近一篇發表在《arXiv》網站的新論文表示,地殼本身是個巨大的暗物質探測器,當雜散的暗物質粒子與岩石內部正常物質相互作用時,質子或中子被撞開,會改變岩石撞擊位置附近的化學成分,並可能留下微小的痕跡;若搜尋地點是目前地下暗物質探測器深度的 2 倍,則作用更明顯,所以我們只要想辦法:挖出地下 4 公里的岩石樣本,尋找亞原子粒子暴力的互動跡象。

一個小小的問題在於,大陸地殼含有一些放射性元素,經衰變可能產生相似的訊號,因此研究人員建議研究更純淨的海洋地殼,只要挖出 1 公斤岩石,收穫的成果可能都超越當今世上最好的暗物質探測器。

(首圖來源:pixabay

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