缩小暗物质粒子筛查范围：科学家已将轴子排除

科学家们预计，看不见、摸不着的暗物质（Dark Matter），约占宇宙质量的 85% 。遗憾的是，其与常规物质的相互作用非常微弱，以至于物理学家们一找就是几十年。 一种被叫做“轴子”（Axions）的疑似暗物质粒子，属于长期的候选之一。不过最近，科学家们已经通过最新的研究，将这种可能性排除在外。

在一项最新的实验中，科学家发现这个假想粒子（至少在一定质量范围内）并不存在。（via： Ne Atlas ）

关于暗物质的可能构成，物理学家们已经提出了许多理论。然而发现暗物质的不同实验，通常集中在一种特定类型的粒子上。尽管没能找到确切的内容，但这至少有助于缩小未来研究的方向和范围。

此前，HADES 粒子探测器已经排除了“暗光子”（Dark Photons），且 LUX 和 XENON1T 也排除了某些类型的“弱相互作用”大质量粒子（WIMP）。

本文介绍的最新研究，围绕另一个不同的嫌疑对象展开，它就是“轴子”（Axions）。假想中这类体态轻盈的中性粒子无处不在，且与周围的漂浮的常规物质相互不起作用。

有理论称，轴子或许会与电、磁产生相互作用，所以研究人员决定通过专门设计的实验来检测。

首席研究员Lindley Winslo 表示：“暗物质不会对人们的日常生活产生影响，但它们被认为可能宇宙的膨胀、以及我们在夜空中观察到的星系形成”。

新型轴突探测器的横截剖面图（图自：MIT）

几年前，麻省理工学院的研究人员，提出了一个理论上可用于检测轴子的思想实验。简单说来就是：

由电磁场的性质可知，环形磁铁的中心不应有磁场。但若有轴子在到处乱窜，它们可能会在那个‘死区’（deadzone）创造出一个微弱的信号。

Winslo 表示，这项实验的理念很是诱人，如果能找到疑似轴子的信号，那它几乎不可能是其它缘由。

借助放大 B 场环装置，研究团队将这项实验命名为‘宇宙轴子探测的一种宽频 / 共振方法’（简称 ABRACADABRA）。

基本上，该装置就是一个小型圆环状磁铁，被保持在冷却至趋近绝对零度的腔室中。目前其已完成这套系统的构建，并且公布了最新的实验结果。

为抵消来自冷却系统的振动干扰，舱室被悬吊在细线上，此外实验室屏蔽了外部的热量、噪声和电磁干扰。

在实验进行的第一个月，团队没有检测到任何质量在 0.31 到 8.3 纳电子伏特之间的轴子的迹象。

有鉴于此，研究团队得出了两种可能的结论 —— 要么轴子比这两个范围更大或更小，要么它们对电磁的影响，比此前设想的还要小。

然而本次试验的测试精度已经相当微小，只有百亿分之一。当然，这项研究的无效结果，并未驳斥暗物质的理论。

目前物理学家仍有一长串的‘候选粒子’，每一次的实验跨越，都是进一步缩小了筛查的方向与范围，让我们更加接近于终极的答案。

据悉，诸如 nEDM 之类的其它实验，已经对其它类型的候选粒子展开寻找。在未来的实验中，我们仍有希望迎来在一定质量范围内的结果。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《物理评论快报》（ Physical Revie Letters ）上。原标题为：

《First Results from ABRACADABRA-10 cm: A Search for Sub-μeV Axion Dark Matter》

【来源：Beta.COM】