CALTECH物理学家提出了创新的新实验来检测暗物质

思考小：寻找暗物质的新想法

自20世纪80年代以来，研究人员一直在运行实验，寻找构成暗物质的粒子，这是一种渗透到我们的银河系和宇宙的看不见的物质。由于它没有曝光，这一物质造成暗物质，这一物质在我们的宇宙中构成了超过80％的物质，这一点被认为是通过其重力影响普通物质。科学家知道它在那里，但不知道它是什么。

所以CALTECH的研究人员由Kathryn Zurek领导的理论物理学教授，已经回到绘图委员会来考虑新的想法。他们一直研究暗物质的可能性由比以前提出的颗粒轻，并且理论上可以使用小型地下台式装置的颗粒构成暗物质。相比之下，科学家正在寻找较重的暗物质候选人，使用氙气等大规模实验（弱互动的大规模颗粒），如氙，在意大利的70,000加仑的水箱中安装地下。

这种哈勃太空望远镜复合图像在星系集群中显示出幽灵般的“环”。

“暗物质总是流经我们，即使在这个房间里，Zurek也在十年前提出隐藏的扇区粒子。“随着我们在星系的中心移动时，暗物的这种稳定的风主要是没有注意到的。但我们仍然可以利用那种暗物质来源，并设计寻找暗物质风和探测器之间的罕见相互作用的新方法。“

在物理审查信函期刊上被公布的新文件中，物理学家概述了如何通过一种称为MAGN的Quasiplicle检测更轻的暗物质颗粒。Quasiparticle是一种紧急现象，当固体表现得像它含有弱相互作用的颗粒时发生。Magnons是一种Quasiparticle，其中电子旋转 - 类似于小磁体 - 是激发的集体。在研究人员对桌面实验的想法中，磁性结晶材料将用于寻找由暗物质产生的激发氧化铁斯的迹象。

“如果暗物质颗粒比质子轻，则通过常规手段检测其信号变得非常困难，”Caltech博士后学者张康（凯文）张（Kevin）张。“但是，根据许多激励的模型，特别是那些涉及隐藏部门的模型，暗物质颗粒可以耦合到电子的旋转，使得一旦它们撞击了材料，它们将诱导旋转激励或氧化龙。如果我们通过冷却设备并在地下移动它，我们可以希望通过暗物质而不是普通问题来检测完全产生的榴堵。“

这种实验仅在这一点上是理论上的，但最终可能使用地下容纳的小型设备进行，可能在矿井中，在其他粒子的外部影响，例如宇宙射线中的外部影响。

CALTECH物理学家正在设计使用氧化龙响起的暗物质的新方法，这些方法是当电子旋流 - 就像小磁铁一样时出现的Quasiply - 是激发的。在该方案中，将使用磁性晶体材料来寻找由暗物质产生的激发振荡器的迹象。

桌面实验中的暗物质检测的一个迹象标志将改变依赖于一天的时间。这是由于用于检测暗物质的磁性可以是各向异性的，这意味着原子自然地布置，使得当暗物质来源时，它们倾向于更强烈地与暗物交互。在某些方向。

“随着地球移动通过银河暗物质光环，感觉到从行星移动的方向吹来的暗物质风。一个探测器固定在地球上的某个位置，随着行星旋转，所以暗物质风在当天的不同时间击中它，有时从上面，有时从一侧击中，“张说。”“例如，在当天，当暗物质源于上方时，您可能具有更高的检测率。如果你看到那个，那将是非常壮观的，非常强烈的迹象表明你看到了暗物质。“

研究人员还有其他关于暗物质如何揭示自己的想法，除了通过氧化荡。他们提出了较轻的暗物质颗粒可以通过光子以及称为声子的另一种类型的Quasiply来检测，这是由晶格中的振动引起的。基于光子和声子的初步实验在UC Berkeley正在进行中，该团队在2019年加入Caltech教师之前基于Zurek。研究人员称，使用这些多种策略来寻找暗物质是至关重要的，因为它们互相补充并有助于确认彼此的结果。

“我们正在寻找新的方式来寻找暗物质，因为我们知道关于暗物质的几点，值得考虑所有可能性，”张说。

该研究标题为“用玛格龙探测光暗物质”，由能源部（DOE）和国家科学基金会（NSF）资助。该研究的另一个合作是Tanner Trickle，UC Berkeley的研究生。

参考：“通过Tanner Trickle，Zhengkang Zhang and Kathryn M. Zurek，5月15日，5月15日，Zurek，5月15日，高能量物理学 - 现象学。
1905.13744V2