物理学家刚刚把整个星球变成了暗物质探测器，奇怪的信号不断出现

物理学家在全球范围内寻找暗物质。从字面上看：他们把地球本身变成了一个巨大的探测器。

更奇怪的是，该实验获得了数十个候选信号，这些信号符合对可能构成暗物质的某些类型的假设粒子的预测。

这些信号仍然需要验证，并且在成为暗物质粒子之前它们还可能是许多其他东西。但这是一个聪明的实验，为最令人难以置信的宇宙学难题之一提供了一些诱人的新线索。

Frameborder =“0”allow =“加速度计；自动播放；剪贴板写入；加密媒体；陀螺仪；画中画；网络共享”referrerpolicy =“strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

有大量证据表明，宇宙远比我们所能看到的要多。我们关于可见物质如何在宇宙中传播和移动的模型并不完全符合其在现实世界中的实际分布和运动。

物理学家怀疑那里存在着一整片看不见的物质，它们将其质量贡献给我们可以看到的物质，从​​而产生了观察到的引力效应。由于它既不反射也不发光，科学家们给它起了一个令人回味的名字：“暗物质”。

但找出模型中的差距和弥补它是两件不同的事情。在这种情况下，存在一系列具有不同特性的潜在插头。

最有希望的候选者之一是轴子。尽管这些粒子在 20 世纪 70 年代首次提出是为了解决粒子物理学中的另一个问题，但物理学家很快意识到，如果它们存在于一定的质量范围内，它们也可以堵塞暗物质空洞。

与许多其他暗物质候选者不同，轴子预计会与电磁力相互作用，这可能就是揭示它们的原因。

根据模型，轴子有时会在强磁场中衰变成光子。因此，天文学家在宇宙中寻找中子星或超新星周围的特征。

但根据日本物理学家最近发表的一系列论文，我们或许可以把目光放得更近一些。

“我们想知道是否可以将地球本身用作搜索中的巨型探测器，”四篇论文的作者、理论物理学家 Atsushi Taruya 说。

“地球的电离层空腔充当了一个天然谐振器，可以放大我们想要探测的质量范围内的电磁波。”

为了找到答案，研究人员分析了英国地质调查局在 2012 年至 2022 年间收集的地球磁场数据。研究小组假设，如果轴子真的冲刷着地球，它们应该在地球表面和电离层之间产生共振，产生与粒子质量相对应的频率的电磁波。

由于之前几十年的研究已经狭窄地限制了可能的轴子质量，研究人员测试了这十年的数据的价值，以检测这个狭窄范围内的信号。

在考虑了背景噪音后，团队确定了 65 个候选动作信号。即使在收紧统计筛选后，他们仍然剩下 25 名候选人。

但轴子并不是该技术可以检测到的暗物质的唯一候选者。另一个竞争者是暗光子，它被认为是标准模型之外的阴影领域中的力量载体。

与我们熟悉的普通光子不同，暗光子可以具有质量并以与轴子类似的方式与磁场相互作用。

在后续研究中，研究小组使用类似的方法在相同数据中寻找暗光子信号。

研究人员再次报告了候选信号：使用较宽松的标准最多可达 342 个，而使用更严格的信噪比则减少至 31 个。

然而，问题在于该方法无法用当前数据区分暗光子和轴子信号。主要区别之一是轴子依赖地球磁场来产生信号，而暗光子无论有没有地球磁场都会产生信号。

这开辟了一种测试何种形式的暗物质（如果有的话）在地球上流动的方法。如果信号在地球上任何地方看起来都完全相同，则它指向暗光子。

然而，如果信号强度因位置而异，则更有可能是轴子。这是因为地球磁场的强度因地而异。研究人员表示，这应该意味着轴子信号在地球两极附近会减弱，而在东南亚会更强。

相关：物理学家可能已经找到了暗物质的最佳证据

不幸的是，这些数据是从英国的一个天文台收集的，因此团队无法获得全球视角。但未来对其他实验的研究可能有助于更多地了解暗物质。

关于轴子的所有三篇文章均发表在该杂志上 理论与实验物理进展而暗光子的研究发表于 体格检查D。