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幽灵粒子不同状态或可以解释暗物质   

2017-02-03 15:32:11|  分类: 天文航天 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在华盛顿召开的美国物理学会会议上,在密歇根州立大学的研究人员称冰立方天文台的新的测量,揭示了关于神秘中微子性质的悬而未决的问题。

幽灵粒子不同状态或可以解释暗物质
 

  据国外媒体报道,每秒有上万亿的“幽灵粒子”穿过你的身体,但是你永远不会知道它。像中微子,它们是构成宇宙的基本粒子之一。因为它们与任何物质的作用都很微弱,所以要探测到它们会很难。但现在研究人员已经观察到神秘粒子转变成不同的状态,希望他们的发现有助于回答关于我们宇宙的基本问题。位于南极点的冰立方天文台的新的测量,揭示了关于神秘中微子性质的悬而未决的问题。今天在华盛顿召开的美国物理学会会议上,在密歇根州立大学的研究人员公布了他们的研究结果。

  这一发现有助于填补描述宇宙中众多组成的行为的标准模型中的重要空白。密歇根州立大学(MSU)的物理学与天文学副教授Tyce DeYoung说,虽然标准模型是一个精确的理论,但是它仍有漏洞。像暗物质的性质;宇宙中是怎样充满物质,而不是反物质(来自大爆炸理论)。我们还不知道该如何解决这些问题。我们希望通过测量中微子,了解它的性质,像质量,它们如何变形或振荡成另一个。我们也许可以从中得到一些线索。

  中微子是奇怪的粒子,它们没有电荷,质量比任何一种已知粒子的轻1百万倍。它们与其他粒子相互作用的唯一时刻是在它们碰撞时。因为对这种粒子知之甚少,教授DeYoung说,他的工作就像一次钓鱼旅行,科学家们不确定鱼是什么,也不知道捕捉它们的合适诱饵是什么。高能中微子是由宇宙射线撞击地球大气层产生的。自从1931年Wolfgang Pauli第一次预测到后,科学家们一直试图研究这种难以捉摸的粒子。许多人认为他们可能有了解宇宙一部分的钥匙,这些部分仍然隐藏在我们的视野中,比如暗物质和暗能量。

  南极冰层的“捕鱼”正开始缩小搜索范围,大多数中微子探测器使用地下巨大的装满水的罐子,有非常灵敏的传感器捕捉一个中微子与流体中的粒子碰撞的短暂的闪光。然而,在南极洲的表面,靠近南极点的位置,当中微子碰撞到冰里的粒子,嵌入在冰里的传感器捕捉短暂的闪光。

  DeYoung教授说:“作为科学家,我们希望希格斯玻色子能够让我们明白标准模型之外的东西。不幸的是,我们对其的测量并没有提供太多线索。”所以我们希望通过研究中微子可以找到一些东西。冰立方中微子探测,其能量范围和距离比其他实验的更大。所以我们广撒网。冰立方的数据表明一种中微子可能包括两个完全相等的中微子‘味’。”

  密歇根州立大学副研究员Joshua Hignight说:“中微子有三种类型,它们之间会发生变化或者振荡,我们称之为‘味’。”所以,如果一个中微子是两种味道的精确混合,这可能是一个惊人的巧合,或可能是一个超出标准模型更深层次的原因。这些测量结果与其他低能中微子的实验结果一致,但这种味混合是否完全平衡仍有待讨论。DeYoung教授说,天文台的天文物理学家将继续完善自己的分析和收集更多的数据。未来的数据将使这些测量更精确。

  标准模型认为宇宙中的一切都是由基本粒子组成的;受四种力量支配:重力、电磁、弱核和强核力。每种力都有不同的范围,占不同的地位。幽灵粒子的新发现不符合标准模型给出的描述。这种发展是令人兴奋的,因为标准模型已经留下了一些悬而未决的问题,因此,科学家们渴望摆脱它,找到新的理论。它不能解释重力,例如,因为它与我们对地心引力原理的最佳解释是不相容的,广义相对论,也不能解释暗物质粒子。量子理论用于描述世界上的微观粒子,广义相对论用来描述更大的物体世界,两者不相容。没有人设法使两者相容。

  根据大爆炸理论,在宇宙的开始创造了同等数量的物质和反物质,所以他们应该在的第一秒左右完全湮没。这意味着宇宙应该充满光,没有别的存在。但是由于物质和反物质的物理上的细微差别,宇宙中有多余的物质,构成我们所看到的恒星,我们生活的星球和我们自己。

来源:腾讯太空

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