科研人員利用量子位技術探測兩種暗物質候選粒子

據外媒報導,暗物質可能構成了宇宙中絕大多數的物質,但奇怪的是,它不願讓人們知道它的存在。現在,物理學家設計了一種新的測試方法,其利用量子技術的奇異世界來尋找兩種候選粒子的跡象。

科研人員利用量子位技術探測兩種暗物質候選粒子

普通物質–構成海洋、恆星、人類和行星的物質及基本上所有我們每天接觸的東西–只占了宇宙所有物質的15%左右,剩下的85%則都是是難以捉摸的暗物質。

根據目前已有的最好模型,暗物質應該無處不在,但它很少跟光或普通物質相互作用。當然,這使得它很難被檢測到,但這並不是因為缺乏嘗試。幾十年來,物理學家們一直在進行實驗試圖看到這種物質,如果它真的出現了那將勢必會成為科學家史上最重要的發現之一。

現在,來自費米實驗室和芝加哥大學的物理學家設計了一種新型實驗,它可以尋找兩種假設的粒子,這兩種粒子被認為是暗物質候選者:暗光子和軸子。

從理論上講,暗光子是「隱藏的部分」,相當於規則光子。主要的區別是暗光子可能有質量而普通光子沒有。與此同時,軸子被認為以波的形式在宇宙中流動,跟電和磁發生微弱的相互作用。

這兩個候選者都有可能通過在本不存在光子的地方產生規則光子而暴露自己。在適當的情況下,暗光子可以自發地轉化為普通光子,而軸子則可以通過跟磁場的相互作用發射光子。

科研人員利用量子位技術探測兩種暗物質候選粒子

發現這些偏離軌道的光子需要進行正確的實驗,而這正是這項新研究的團隊所提出的。對此,研究人員開發了一種設備,它可以屏蔽背景光子並放大任何可能通過暗物質相互作用產生的光子。

這是一個超導微波腔,由99.9999%純度的鋁製成。里面有一個量子位天線,它可以測量其所探測到的任何光子–在光子的500微秒壽命內最多可測量50次。整個套件冷卻至-273.1°C,僅比絕對零度高一點。

科研人員利用量子位技術探測兩種暗物質候選粒子

如果量子位返回值為1則表示存在光子。

雖然這項實驗還沒有進行,但如果它真的進行下去觀察結果絕對會是一件很有趣的事情。該研究小組表示,如果溫度能進一步降低到-273.14℃那麼則可以變得更加精確。在那個階段,幾乎不會有背景光子干擾信號。

來源:cnBeta