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      美科學家利用超靈敏裝置探測軸子 重要性堪比引力波

      2018/07/03 09:20      鳳凰網科技 編譯/霜葉  


        據Space北京時間7月2日報道,美國物理學家表示,他們已經對第一個靈敏度足以探測到軸子(假想的一種亞原子粒子)的試驗裝置進行了測試。部分科學家認為,軸子是暗物質成分之一。

        位于華盛頓大學的軸子暗物質試驗(Axion Dark MatterExperiment ,以下簡稱“ADMX”),代表過去40年來“尋找”軸子努力的一個突破。

        華盛頓大學物理學家、這項試驗的參與者格雷·里布卡(Gray Rybka)向Space.com表示,“隨時都會有重大發現,想想都令人激動。當我們看到信號出現時——信號會定期出現,原因就在于干擾,或有計劃地給設備加虛假信號,目的是確保設備能正常發揮作用——就有可能代表著重大突破的出現。”

        里布卡表示,軸子的發現具有重要意義,在改變我們對宇宙的理解方面,其重要性堪比引力波。他說,“一旦我們看到信號出現,就會關注信號形狀和如何隨時間變化,我們將積極研究我們所處區域的暗物質的作用。”

        軸子被認為是一種質量極低的粒子,在空間流動,很少與普通物質發生相互作用。

        美國國家射電天文臺在一份聲明中表示,它的信號非常微弱,探測難度極大。信號強度大約與有人在火星上使用手機,地球收到的信號強度相當。

        ADMX工作原理與調幅收音機的調諧器相似,循環探測不同頻率的信號,直到探測到信號。

        整個試驗裝置的溫度將降低到0.1開氏度(約零下460華氏度或零下273.3攝氏度),以盡量減小由熱輻射造成的噪音。

        上述聲明稱,ADMX的秘密武器是降低來自放大器噪音的能力。之前的試驗設備采用標準的半導體放大器,噪音使得探測軸子的難度大大增加。研究團隊于是向外界尋求幫助。

        加州大學伯克利分校研究生院物理學教授約翰·克拉克(John Clarke)向ADMX團隊伸出了援助之手?死耸情_發被稱作超導量子干涉器件的高靈敏度磁探測裝置的先驅。

        克拉克為ADMX設計了微帶形狀的SQUID放大器(以下簡稱“MSA”),把噪音減小了30倍,意味著如果軸子存在,它發出的信號就可以被探測到。

        里布卡說,科學家利用MSA在2017年1月至2017年8月期間進行了ADMX實驗,以證明MSA能有效地降低噪音。

        ADMX每天運行24小時。最近一次實驗開始于今年1月,將持續到今年夏季,然后將關閉實驗裝置進行維護。目前的資金足以讓這項實驗再持續3年時間。

        美國費米國家加速器實驗室科學家安德魯·索寧沙伊恩(Andrew Sonnenschein)表示,雖然軸子可能在下周就被發現,但對所有頻率進行掃描可能需要數年時間。

        他說,“我們認為,最有可能探測到軸子信號的頻段,就是我們目前掃描的頻段,約為1GHz-數百GHz。”

        里布卡指出,頻率越高,噪音就會越大,實驗的難度也就越大。ADMX團隊正在開發新的技術和方法,以對更高的頻率進行掃描。

        他說,“如果足夠幸運,我們將在較低的頻段發現軸子,這將使我們無須進行難度更大的實驗。”

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