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物理与天文
1寻找暗物质新思路
哈勃太空望远镜合成的图片显示了星系团中暗物质“环”。
图片来源：NASA
暗物质弥漫在宇宙中，占据宇宙物质的80%以上。目前我们尚未获知暗物质的组成粒子，然而由于引力相互作用，暗物质不断通过影响周边普通物质的行为来彰显其存在。暗物质的组成粒子是什么？由弦理论出发，科学家们认为构成物质的基本粒子图谱中存在隐藏区（hiddensector），其中包含尚未观测到的假想粒子。加州理工学院的KathrynZurek教授在十几年前首次提出隐藏区的概念，并探讨暗物质由隐藏区粒子构成的可能性。
近日，由隐藏区粒子的基本性质出发，Zurek教授研究组概述了通过磁振子（magnons）来探测轻质量的暗物质粒子的方法，该研究发表于《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）。磁振子是固体材料中的电子自旋（就像小磁体一样）集体激发时产生的一种准粒子。在多种暗物质模型中，暗物质粒子可以与电子的自旋耦合。因此一旦有暗物质粒子与磁性晶体材料撞击时，就可以激发出磁振子，从而被实验室探测器探测到。目前这还是一个假想实验，不过由于不需要很大的规模，这一实验将很容易在地下的小型设备上施行。
除了磁振子，科学家们也提出通过光子和声子（另一种由晶格振动产生的准粒子）来探测较轻的暗物质粒子。同时，诸如XENON的大规模实验装置也在试图通过弱相互作用寻找可能的大质量的暗物质粒子（WIMP）。最近XENON第三代探测器，充满3.2吨液态氙的XENON1T在搜索候选暗物质粒子——轴子时，发现了异常信号。可能原因除氚对装置的污染信号外，研究团队还提出了两种解释：太阳轴子或磁性更强的太阳中微子，尽管置信度均并未达到5σ，但仍引发了科学家的
