麻省理工学院物理学家模拟磁石寻求暗物质粒子

宽带/谐振接近具有放大B场环装置的宇宙轴检测），包括一系列磁线圈，缠绕在环形或甜甜圈的形状中，然后在一层超导金属中包裹并保持在高于绝对零的温度。科学家们计划使用高度敏感的磁力计，放置在甜甜圈孔内，检测任何轴轴影响的迹象。

来自麻省理工学院的物理学家提出了一种新实验，以检测称为轴轴的暗质质粒子。如果成功，努力可能会破解粒子物理学中最令人困惑的未解决的奥秘之一，以及最终产生暗物质的一瞥。

轴是假设的基本颗粒，被认为是宇宙中最轻的颗粒 - 大约一个千分之一的质子的大小。这些超轻颗粒几乎是不可见的，但如果它们存在，轴和其他尚未观察的颗粒可以以暗物质的形式占宇宙中的80％的材料。

在在线发布的物理审查信中，麻省理工学院团队提出了一种通过模拟称为磁场的极端天体物理现象来检测轴的实验 - 一种产生绝对强大的磁场的中子星。物理学家推断，在轴的情况下，这种巨大的磁场应该如此略微稍微波动，产生第二，较小的磁场作为轴本身的签名。

该团队由MIT核科学街道吉塞尔·塞尔·塞尔·塞德·塞班·萨默尔迪·贝斯迪的实验室和研究人员组成了麻省理工学院和研究人员组成的MIT PAPPALARDO SAFDI和Yonatan Kahn Phd'15，现在是普林斯顿大学的博士后。他们一起设计了一种实验，在受控实验室环境中使用磁共振成像（MRI）的技术重新创建磁场的物理学。

实验的核心，它们被命名为abracadabra（用放大的B场环设备进行宇宙轴检测宽带/谐振方法），包括一系列磁线圈，缠绕环形或甜甜圈的形状然后，在一层超导金属层中被包裹在一层上，并在绝对零的温度下保持在冰箱中，以最小化外部噪声。科学家们计划使用高度敏感的磁力计，放置在甜甜圈孔内，检测任何轴轴影响的迹象。

“轴是非常奇怪的，违反直觉的颗粒，”Thaler说。“它们非常轻，具有虚弱的相互作用，但这种粒子可能会使宇宙的事项预算主导，并且质量比普通物质更加丰富五倍。因此，我们真的不得不思考这些粒子是否原则上使用当前技术可检测。这是非常令人生畏的。“

Abracadabra环形磁铁的草图。围绕环形循环的恒定磁场可以与轴暗物质相互作用，以通过中心产生小的振荡磁通量。在没有轴暗物质的情况下，该磁通量为零。

“诱人”粒子

如果检测到它们，轴也可能在颗粒物理学中解释出突出的困境，称为强CP（充电奇偶校验）问题：自20世纪70年代以来，科学家们在Safdi描述为“对电场的漠不关心”的情况下越来越困惑。中子是在几乎每个原子的核心中发现的基本颗粒，并且它们不会携带净充电。

“我们不指望中子在电场的存在下加速，因为它们不会携带电荷，但您可能希望他们旋转，”Safdi说。“这是因为我们希望他们有一个电动偶极瞬间，在那里你可以想到一个中子，在一侧上有一个加电荷，另一个是负荷。但从我们目前的理解来看，这种旋转效果不存在，而理论表明则应。“

科学家假设这种奇异的效果可以通过轴解释，这会以某种方式去除中子的电偶极力矩。如果是，则轴将以可以通过实验可检测的方式修改电动和磁性现象。

“说可能有一种粒子是非常诱人的，这可能是这种深刻的目的，更重要的是，如果我们以暗物质的形式检测这些颗粒的存在，”Thaler说。

狩猎正在开启

目前，Thaler表示，大多数轴狩猎已经由华盛顿大学的研究人员进行，他们正在运行轴暗物实验，或兼并。实验使用谐振微波腔，设置在大超导磁体内，以检测到微波光子的轴的非常弱的转化。调整实验以在围绕质子的质量范围内寻找围绕围绕的特定范围的轴。

他的团队意识到他们可以扩展这个范围，并在实验室中重新创建磁铁的物理来看，在一个千分之一的质量的Qualion的Quale的一个千分之一的Quale。

“强的CP问题与中子的旋转是否响应电效应，您可以将磁铁视为与大磁场的一个巨大旋转，”Thaler解释说。“如果轴进入并改变核物质的属性以解决强大的CP问题，也许轴可以与此磁铁进行交互，并允许您以一种新的方式看到它。所以应放大轴的微妙影响。“

Safdi说，球队的原型设计令人惊讶的是小 - “关于你的手掌，”Safdi说。作为培训的理论物理学家的研究人员现在正在使用麻省理工学院的实验主义者来构建原型，该原型旨在产生约1个特斯拉的基线磁场，与当前的MRI机器相当。如果存在轴，则该场应稍微波动，以与轴质量直接相关的频率产生非常微小的振荡。使用高精度磁力计，返回频率并最终使用它来识别轴尺寸。

“最近有许多好的想法来寻找[低频轴]，”华盛顿大学助理助理教授Grey Rybka说，并于一名兼容研究员，他没有参与研究。“这里提出的实验建立在以前的想法上，如果作者是正确的，那么可以是最实用的实验配置，可以探索一些合理的低频轴轴制度。”

“我们有一个对许多波长敏感的仪器，我们可以用一个特定波长的轴挠痒，而Abracadabra将产生共鸣，”Thaler说。“我们将进入未知的领土，在那里我们可以从这个原型中看到暗物质。这将是惊人的。”

部分支持这项研究由美国能源部和阿尔弗雷德P. Sloan基金会支持。

出版物：Yonatan Kahn等，“宽带和谐振曲线曲面检测方法”，物理。莱特牧师117,141801,2016; DOI：10.1103 / physrevlett.117.141801