一种外来分析技术将另一部分放在暗物质难题中

时间:2019-10-27 14:02 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

一种外来分析技术将另一部分放在暗物质难题中

  PRISMA +和HIM科学家在《科学进展》中报告了CASPEr研究计划的最新发现。

  由德米特里·布德克(Dmitry Budker)教授领导的团队在“宇宙轴突自旋进动实验”(简称“ CASPEr”)的框架内继续寻找暗物质。CASPEr小组在美因茨约翰内斯·古腾堡大学(JGU)和美因茨亥姆霍兹研究所(HIM)的PRISMA +卓越集群中进行实验。CASPEr是一项国际研究计划,使用核磁共振技术来识别和分析暗物质。

  关于暗物质的确切性质知之甚少。当前,一些最有前途的暗物质候选物是极轻的玻色子粒子,例如轴子,类轴子粒子或什至是暗光子。这些也可以被视为以一定频率振荡的经典场。但是我们尚无法确定这个频率,因此无法确定粒子的质量。” Dmitry Budker解释说。“这就是为什么在CASPEr研究计划中,我们正在系统地研究不同的频率范围以寻找暗物质的提示。”

  为此,CASPEr团队正在开发各种特殊的核磁共振(NMR)技术,每种技术都针对特定的频率范围,因此针对暗物质粒子质量的特定范围。NMR通常依赖于这样一个事实,即核自旋对以特定“共振频率”振荡的磁场起反应。共振频率是通过第二个通常是静态磁场进行调谐的。CASPEr研究计划的基本思想是,暗物质场可以以相同的方式影响核自旋。当地球移动通过此场时,核自旋的行为就像经历了振荡磁场一样,从而产生了暗物质感应的NMR光谱。

  在当前的工作中,第一作者Antoine Garcon和他的同事使用了一种更奇特的技术:ZULF(零场至超低场)NMR。通讯作者约翰·W·布兰查德博士(John W Blanchard)说:“ ZULF NMR提供了一种机制,使核自旋相互之间的相互作用比与外部磁场的相互作用更强。” “为了使暗物质敏感的自旋,我们只需要申请一个非常小的外部磁场,这是更容易稳定。”此外,对于第一次,研究人员检测了13C-甲酸的ZULF NMR谱酸关于暗物质引起的边带,采用一种新的分析方案来在多次测量中一致地平均任意频率的边带。

  这种特殊形式的边带分析使科学家能够在新的频率范围内搜索暗物质。正如CASPEr团队在最新版的《科学进展》中所报道的那样,没有检测到暗物质信号,这使作者可以排除耦合高于特定阈值的超轻暗物质。同时,这些结果为暗物质难题提供了另一条线索,并补充了6月份报道的CASPEr计划的先前结果。当时,科学家使用另一种称为“电磁法”的特殊NMR方法探索了更低的频率。

  “就像拼图游戏一样,我们将CASPEr程序中的各个部分组合在一起,以进一步缩小暗物质搜索的范围,” Dmitry Budker断言。约翰·布兰查德(John Blanchard)补充说:“这只是第一步。我们目前正在实施一些非常有希望的修改,以提高实验的灵敏度。”

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