我科學(xué)家提出用中國天眼搜尋地球附近暗物質(zhì)
【科技前沿】
本報北京5月16日電（記者晉浩天）清華大學(xué)副教授安海鵬、紫金山天文臺研究員黃曉淵、北京大學(xué)研究員劉佳等在暗物質(zhì)物理研究方面取得了重要進(jìn)展。研究團隊發(fā)現，現有的低頻陣列射電望遠鏡（LOFAR）、正在建設的平方千米陣列射電望遠鏡（SKA），以及“中國天眼”五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）可以超過(guò)目前宇宙微波背景輻射的限制，以更高的靈敏度和更寬的質(zhì)量范圍探尋暗物質(zhì)。相關(guān)研究成果以《利用射電望遠鏡直接探測暗光子暗物質(zhì)》為題于日前發(fā)表在《物理評論快報》。文章被列為物理學(xué)特別推薦，并受到美國物理學(xué)會(huì )的推薦報道。
“暗物質(zhì)是一種在天文觀(guān)測中被發(fā)現的物質(zhì)，它具有引力作用但不發(fā)光，占據了宇宙總能量的27%。對暗物質(zhì)的粒子物理性質(zhì)研究是當前粒子物理和宇宙學(xué)最重要的研究課題之一。超輕玻色型暗物質(zhì)，例如類(lèi)軸子和暗光子，已經(jīng)引起物理學(xué)家越來(lái)越多的關(guān)注�！眲⒓呀榻B，20世紀60年代初，美國科學(xué)家彭茲斯和威爾遜在進(jìn)行射電天文學(xué)研究時(shí)發(fā)現了一個(gè)意外的低水平背景噪聲。后來(lái)，這個(gè)噪聲被證實(shí)是宇宙微波輻射背景，是灼熱早期宇宙膨脹的重要證據之一。作為宇宙中彌散暗物質(zhì)的候選者，超輕暗光子暗物質(zhì)可以表現出類(lèi)似于宇宙微波背景輻射的行為。如果現代射電望遠鏡仔細聆聽(tīng)，可能會(huì )聽(tīng)到來(lái)自黑暗世界的微小聲音。
超輕玻色型暗光子通過(guò)與光子的動(dòng)力學(xué)混合表現出類(lèi)似于光子的電磁相互作用。本次研究中，團隊發(fā)現，地球附近的超輕暗光子暗物質(zhì)能夠誘導射電望遠鏡反射板上電子的振蕩，產(chǎn)生可觀(guān)測的射電信號，另外偶極射電望遠鏡能夠直接從這種暗物質(zhì)中產(chǎn)生射電信號�；谶@種現象，該小組提出了一種利用射電望遠鏡直接探測地球附近暗光子暗物質(zhì)的新方法。研究團隊利用FAST的觀(guān)測數據，在1至1.5GHz的頻率范圍內搜索由超輕暗光子暗物質(zhì)產(chǎn)生的信號。他們在這個(gè)頻率范圍內提供了對這類(lèi)粒子的最強實(shí)驗限制，但還未探測到這一信號。接下來(lái)，他們將提高實(shí)驗靈敏度，進(jìn)一步探尋由超輕暗光子暗物質(zhì)產(chǎn)生的信號。
“我們發(fā)現，LOFAR、SKA以及FAST，具有發(fā)現暗物質(zhì)的潛力�？梢哉f(shuō)，這項工作開(kāi)辟了射電天文學(xué)領(lǐng)域的新方向——利用射電望遠鏡數據搜尋隱藏在地球周?chē)陌滴镔|(zhì)�！眲⒓驯硎�。（來(lái)源：光明日報）
