首頁>科學>

英國的一項實驗未能找到一個可以解釋宇宙大部分品質的粒子的證據。但顯然這個搜尋還沒有結束。

圖解:以變色龍粒子為特徵的修正引力理論下形成的星系的模擬。

當宇宙學家觀察宇宙膨脹的方式時,他們發現當今的物質理論不能解釋宇宙的大部分能量。他們將這種未知能量稱為“暗能量”,理論家們試圖通過提出未被發現的粒子和相應的場來解釋它。眾多實驗都未能找到此類粒子的證據,但在物理學中,這不一定是件壞事。

圖解:今期與早期的宇宙質能分佈餅圖

1998年對最遙遠的超新星的兩次觀測顯示,宇宙不僅在膨脹,而且這種擴張正在加速。解釋這種膨脹需要一種新的、未被發現的、驅使物質分裂的力量,物理學家稱之為暗能量。從那時起的計算表明,暗能量應該佔宇宙總品質和能量的三分之二以上,但我們並不知道能量的實際來源是什麼。

圖解:由大型強子對撞機中的緊湊μ子線圈得到的希格斯玻色子產生時的景象。它是通過衰變為強子噴流的質子與電子的碰撞形成的。

物理學家將宇宙中常規物質之間的力,如電磁力,理解為場(你在場中的位置決定了你感受到力的強度)以及相應的粒子(你可以將兩個物質粒子之間的相互作用理解為力粒子的交換)。因此,一些暗能量理論提出,它是一種新的力量,太弱了以至於人們無法在地球上觀察到它,這種力量有一個相應的粒子;這些被提出的粒子有例如變色龍或Symmteron這樣的名字。計算證據表明,變色龍理論是一種可行的暗能量理論,而之所以將其命名為“變色龍”,是因為它們的特性取決於它們所處的環境。

在英國工作的研究人員此前曾提出,如果這些力量存在,可能可以通過一種類似於伽利略從比薩斜塔頂部扔下兩個球的特殊實驗來檢測到。研究人員將一個杏仁大小的鋁球固定在一根杆子上,這樣它就可以四處移動,接著把它放在一個極端的真空室裡。然後,他們泵浦並捕獲了一個冷的銣原子脈衝,最後釋放陷阱。研究人員使用了一種名為原子干涉測量的檢測方案,基於將特製的鐳射照射到原子上,測量原子如何朝著不同位置的鋁球移動的變化程度,以尋找與理論預期的最微小的加速度差異。

根據這篇發表在《物理評論快報》上的論文,實驗發現,如果變色龍粒子或對稱粒子存在,那也會因為它們的影響太小而導致無法用這種裝置測量。這種無效的結果很重要——它告訴理論家和實驗學家去別處尋找能夠解釋暗能量的粒子。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

  • mRNA疫苗可誘導對SARS-CoV-2及其多種擔憂的變體的持久免疫記憶
  • 超流體氦能夠發現更輕的弱相互作用重粒子