暗物质位列宇宙中的神秘粒子

wudijingwu1

　位于美国南达科塔州霍姆斯塔克金矿的最大地下氙探测器或可能揭示组成暗物质的粒子。
　　据国外媒体报道，当世界上最大的原子对撞机忙着搜寻上帝粒子希格斯玻色子的存在时，科学家此时正在建造地壳下方1公里深处最大的实验室，旨在寻找宇宙中最神秘的粒子。岩石层可能有一种新力量存在的证据，它能够保护在此进行的最精密实验不受到宇宙射线和其它高能粒子的辐射，帮助科学家窥探极其罕见的粒子。以下盘点了可能位于地下的五种神秘粒子，包括非粒子、弱相互作用重离子(WIMPs)等。
　　非粒子
　　物理学家一直在地球地幔处寻找一种新的基本力。非粒子，兼具光子和拥有重量的粒子的双重特性，或可能是导致远程自旋相互作用的主要原因，这是指导致原子中的电子在长距离范围内将它们的自旋频率逐渐调整统一的新型力。
　　为了发现这种新基本力的存在证据，研究人员已经标记出地球地幔里的电子的密度和自旋，目前正在调查这些地下电子是否会影响两个相距4828千米的实验中的中子和电子的自旋。如果地幔中的电子传输一种力量给实验室里的粒子，那么它将改变粒子的自旋频率。这种新基本力也将与引力、电磁力和强弱的核力一起影响宇宙的行为。
　　暗物质粒子
　　宇宙充满了各种不可见的物质，它们也被称为暗物质，后者的引力拖拽作用是导致星系不会分崩离析的主要原因。目前最主要的理论认为暗物质是由弱相互作用重离子(WIMPs)组成的，后者很少会与正常物质发生相互作用。
　　好几处实验室，包括美国南达科塔州霍姆斯塔克金矿的最大地下氙探测器(LUX),也依赖地壳以保护实验不受到宇宙射线的辐射。目前为止，搜寻到WIMPs的证据寥寥无几，但正在进行的其它几项试验或可能在未来几年有新的发现。
　　太阳中微子
　　位于意大利的萨索国家实验室的物理学家在所谓的变型，或者称为“风味”的过程中，发现了太阳中微子的痕迹。太阳的核反应会产生这些不带电的粒子，但主要的理论认为它们在前往地球的过程或会发生“风味”的改变。因此，寻找特定风味的太阳中微子的物理学家最终只会测量到比他们预期更少的极少数太阳中微子。
　　太阳中微子很少与物质发生相互作用，但是通过从欧洲核子研究委员会物理学实验室发送731米粒子束至萨索国家实验室，物理学家成功的捕获到正在改变风味的粒子。这项发现证实了中微子在从太阳到地球的过程中的确会发生风味的改变。

　发现反中微子
　　中微子可能形成于太阳，但地球地幔内部的放射性元素也能产生少量的中微子。萨索国家实验室还成功的围困了某些所谓的反中微子，后者形成于放射性的铀或者钍衰变。这种新粒子或可能解释地球内部形成了多少热，从而导致构造板块的运动。为了捕获从地幔放射出的反中微子，研究人员使用了一种基于油的液体，当亚原子粒子撞击该液体时它会发光。研究人员鉴别出反中微子的存在是因为当中子撞击液体的原子时，它们放射出正电子。
　　核子衰变
　　尽管很多亚原子粒子会衰变成其它粒子，但目前科学家还尚未发现组成原子核的质子和中子的衰变。旨在揭示物理学的一切的大统一理论预测了核子衰变的存在。
　　为了找到这种罕见衰变的证据，日本神冈矿山地下的超级神冈探测器实验的科学家已经耗费了多年时间寻找核子衰变。即使光子的衰变时间需要10的34次方，探测器也应该能够发现少数光子衰变迹象。然而，目前为止超级神冈探测器仍一无所获。