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粒子|暗物質(zhì)實驗發(fā)生神秘事件，可能徹底改變物理學(xué)

正在進行世界上最敏感的暗物質(zhì)實驗項目的物理學(xué)家 ， 最近看到了一些奇怪的東西探測器內(nèi)部意外事件數(shù)量超出預(yù)期值 。 這些無法解釋的過剩 ， 可能符合假設(shè)的暗物質(zhì)粒子的輪廓 。
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該項目名為XENON系列實驗 ， 旨在尋找被稱為弱相互作用的大質(zhì)量粒子或假定的重質(zhì)暗物質(zhì)粒子 。
該項目在意大利地下安裝了名為XENON1T的檢測器 。 該探測器裝有3.2噸純氙氣 ， 構(gòu)成了一個安靜的觀察池 ， 如果有任何粒子飛掠與氙核碰撞 ， 就會產(chǎn)生閃光并產(chǎn)生漣漪 。
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長期以來 ， 粒子物理學(xué)家一直在尋找更完整的粒子清單 ， 而不是目前的粒子標準模型 。 在過去的20年中 ， 像XENON1T這樣的實驗一直在專門尋找包含暗物質(zhì)的未知粒子 。 但是 ， 經(jīng)過14年的研究 ， 使用更大、更靈敏的探測器進行搜索之后 ， 研究人員還沒有看到這些核后坐力 。
這次 ， 檢測器內(nèi)部發(fā)生的一系列反常事件 ， 被科學(xué)家稱為“電子反沖” ， 可能是核后坐力的的一種表現(xiàn) 。 這也是科學(xué)家非常興奮的原因 。
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加州理工學(xué)院的理論物理學(xué)家凱瑟琳祖雷克表示 ， 如果XENON1T的信號來自軸突（候選的頂級暗物質(zhì)）或非標準中微子 ， “顯然 ， 這將非常令人興奮 。 ”
他們曾經(jīng)將這些“核后座力”視為背景噪聲 ， 實際上 ， 許多此類事件都是由諸如放射性鉛和k同位素之類的世俗資源引起的 。 但是 ， 經(jīng)過多年的改進以顯著減少背景污染后 ， 研究人員發(fā)現(xiàn)他們可以在低水平噪聲中尋找信號 。
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在他們的新分析中 ， 物理學(xué)家檢查了第一年XENON1T數(shù)據(jù)中的電子后坐力 。 他們預(yù)計大約會有232次后坐力 ， 這是由已知的背景污染源引起的 。 但是實驗發(fā)現(xiàn)有285個盈余 ， 其中53個盈余來源不明 。
在拒絕了他們可能想到的所有可能的錯誤源之后 ， 研究人員提出了三種解釋 。
首先 ， 也許是最令人興奮的是“太陽軸” ， 這是一種在太陽內(nèi)部產(chǎn)生的假想粒子 ， 類似于光子 ， 但質(zhì)量很小 。
另一種可能性是具有較大磁矩的中微子 。 中微子的性質(zhì)將使它們以更高的速率散射電子 ， 從而解釋了電子反沖力的過剩 。
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最后一種解釋則是實驗內(nèi)部的干擾 。
作為項目負責人之一的盧卡格蘭迪表示：“盡管我們對這種過剩感到興奮 ， 但應(yīng)該保持耐心 。 ”科學(xué)家今年晚些時候?qū)⒗^續(xù)進行實驗 ， 以排除可能造成的污染 。
【粒子|暗物質(zhì)實驗發(fā)生神秘事件，可能徹底改變物理學(xué)】法國巴黎薩克萊大學(xué)的粒子物理學(xué)家亞當福爾科夫斯基表示：“如果發(fā)現(xiàn)這是一個新粒子 ， 那么這是過去40年來我們一直在等待的突破 。 ”

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