物理界最新突破!科学家可能发现“轴子”的第一个直接证据(2)

2021-10-09 21:59     互联网

尽管已经收集了两年的数据,但是科学家到现在也不确定是否检测到了轴子。但与物理学宣布发现新粒子的性质相比,信号的暗示仍然很微弱。不过,信号确实存在。它出现在一个3.5吨液态氙的地下暗箱中,氙气实验是在意大利格兰萨索国家实验室进行的,研究人员对一些理论进行了测试,发现从太阳中流出的轴子最有可能解释他们的结果。

新罕布什尔大学(University of New Hampshire)的物理学家钱达普雷斯科特温斯坦(Chanda prescod Weinstein)表示:“如果这一点得到证实,这将是我发现宇宙加速以来物理学领域最大改变者。”

这些地下暗箱中的氙气可以屏蔽在地下的大多数辐射源,只有少数的粒子(包括暗物质)可能会进入容器,并与内部液体中的原子碰撞,造成闪光。这些闪光是粒子相互作用的结果。尽管实验室有地下屏蔽,但各种各样的粒子仍在那里向下移动,比根据已知粒子物理学预测的还要多,这就证明了一点:新粒子的存在。

这是氙探测器第一次真正探测到在低能量范围内的过剩活动,这与物理学家在太阳轴子确实存在时的预期相符。到目前为止,氙的结果已经部分排除了另一种暗物质候选者,即“弱相互作用的质量粒子”(WIMpS)。尽管WIMp多年来一直是占主导地位的暗物质(暗物质)候选者,但轴子已经存在了大约同样长的时间,近年来,寻找轴子的实验激增,并且答案越来越向轴子靠近。

因此,如果得到证实,轴子探测将与暗物质研究的最新进展完全吻合。但是还有一个问题就是:可能存在一些以前未经考虑的背景来源,例如,某些放射源可能以模仿太阳轴子与液态氙相互作用的预期模式的方式触发了氙气的传感器,引起错误检测。但是马滕斯认为,相对于太阳轴子本身,随机背景辐射产生信号的可能性约为万分之二。通常,物理学家只在结果达到5西格玛显著性时才宣布“发现”一个新粒子,这意味着信号由随机波动产生的几率为350万分之一。

除了轴子,中微子也有可能与磁场发生强烈的相互作用。中微子是来自太阳的微弱的已知粒子,也会流经地球。根据氙合作组织的一份声明,中微子可以解释他们看到的信号。但是专家表示,即使中微子解释了氙的结果,粒子物理的标准模型也必须重新排列,以解释中微子的意外行为。

当然,目前轴子的出现仍然是对物理界的一大鼓舞,但是不可否认,人类对这一切仍然停留在最初的研究表层,还有很长的路要走。

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