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超灵敏设备寻找轴,提出暗物质粒子

  超灵敏设备寻找轴,提出暗物质粒子作者:Douglas Messier,Space.com贡献者

   2018年7月2日美国东部时间上午06:00 0 0 更多超灵敏设备寻找轴,提出暗物质粒子 ADMX暗物质探测器位于西雅图华盛顿大学实验大厅的地下,周围环绕着磁场。图片来源:Mark Stone /华盛顿大学美国物理学家说他们已经成功地测试了第一个足够灵敏的实验来检测轴 - 一些科学家认为构成暗物质的假想粒子 将星系组合在一起。这项新研究的科学家表示,Axion暗物质实验(ADMX)位于西雅图华盛顿大学,代表了对理论粒子进行长达四十年的搜索的突破。华盛顿大学的物理学家,新作品的合着者Gray Rybka告诉Space.com说:“认为发现可能随时出现真的很令人兴奋。” “现在,我们真的就在那里。当我们看到一个短暂的 - 我们看到周期性的因为干扰或预定的假信号注入以确保事情正在发挥作用 - 突然之间,这真的可能是它。” [ 暗物质和暗能量:神秘解释(信息图) ] Rybka说,轴的发现可以在将我们对宇宙的理解转变为最近的引力波检测中发挥重要作用。“一旦我们看到一个信号,[并观察]那种形状以及信号如何变化随着时间的推移,我们将积极探索暗物质在我们银河系区域的作用,“他说。“它将能够向我们提供有关星系如何形成以及暗物质正在做什么的信息。” 广告 轴被认为是极低质量的粒子,它们在空间中流动,很少与普通物质相互作用。根据国家射电天文台新工作的一份声明,他们的信号非常微弱,使探测变得非常困难。“这大致相当于你在火星上使用手机获得的信号功率,”Rybka说。 ADMX的工作方式类似于AM收音机的调谐器,在不同的频率上缓慢循环,直到它检测到信号。该实验使用强磁场和调谐反射盒,鼓励将轴转换为微波频率光子。然后使用放大器“收听”转换声音。 将实验冷却至0.1开尔文,或大约零下460华氏度(零下273.3摄氏度),以消除由热辐射引起的噪音。 看看ADMX探测器内部,它试图探测由称为轴的假想粒子产生的光子。看看ADMX探测器内部,它试图探测由称为轴的假想粒子产生的光子。图片来源:ADMX合作据声明称,ADMX的秘诀在于能够降低放大器的噪音。以前的实验使用了标准的半导体晶体管放大器,其噪声使得难以检测到轴。由于缺乏解决问题的资源,这是一个令人烦恼的问题。“寻找暗物质的人,这不是一个庞大的社区,”费米国家加速器实验室(费米实验室)的Andrew Sonnenschein,ADMX的运营经理和这项研究的合着者告诉Space.com。“我们不像微软......我们每隔几年就没有成千上万的人能够翻开一条全新的产品线。因此,我们向外界寻求可能对我们有帮助的技术发展。”研究人员在量子计算领域找到了解决方案。“ 进入加州大学伯克利分校研究生院物理学教授约翰克拉克。Clarke是开发称为超导量子干涉器件(SQUID)的敏感磁探测器的先驱。 Clarke设计了一种微带SQUID放大器(MSA),该放大器已集成到ADMX中。MSA将噪声降低了30倍,这意味着来自轴的信号如果存在则应该是可检测的。 Rybka表示,科学家们在2017年1月至2017年8月期间使用新的MSA运行ADMX,以证明该放大器可有效降低噪音。 ADMX每天24小时运营。Rybka表示,最近的一次运行始于1月,并将持续到今年夏天,届时将关闭以进行维护。该实验资助了另外三年。虽然下周可以发现轴心,但Sonnenschein说扫描它们可能存在的所有频率可能需要很多年。“我们认为,令人兴奋的轴心范围是我们现在的位置,大约1千兆赫兹,高达几百千兆赫兹,”他说。 Rybka指出,频率越高,噪声水平越高,使得这些水平的实验更加困难。研究和开发正在开发用于扫描这些频率的新技术和方法。“如果我们幸运的话,我们会在这个较低频率范围内找到轴,并且[这将]为我们省去了更艰难的实验的麻烦, “ 他加了。

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