寻找暗物质更有效的路径——地壳深处

最好的暗物质探测器也许是地球自身。虽然我们几乎已有压倒性的证据表明,宇宙由暗物质与暗能量构成,但至今依然无法找到暗物质成分。现在一篇新论文提供了另一个探索方向:往地球更深处寻找。

要让我们宇宙中恒星、星系的许多奇怪行为合理化,就必须有理论预测的暗物质及暗能量存在,虽然它们的“隐身术”有点强大,但它们依然具有质量,聚集成簇就能影响其他物体,这也就是科学家目前通过重力效应发现暗物质存在的证据。

理论上,暗物质是一种或多种不同于一般物质(比如电子、质子、中子等)的基本粒子,粒子物理学家提出了许多新粒子,比如最有希望的大质量弱交互作用粒子(WIMP)、轴子、惰性微中子等。

然而传播在世界各地的暗物质检测器已运行数十年有余,它们埋当地下深处以避开高能粒子的干扰,各个都试图捕捉暗物质粒子经过地球时留下的微弱痕迹,却无济于事,科学家始终搜索不到暗物质的信号。

不过最近一篇发布在《arXiv》网站的新论文表示,地壳本身是个巨大的暗物质探测器,当杂散的暗物质粒子与岩石内部正常物质相互作用时,质子或中子被撞开,会改变岩石撞击位置附近的化学成分,并可能留下微小的痕迹;若搜索地点是目前地下暗物质探测器深度的2倍,则作用更明显,所以我们只要想办法:挖出地下4公里的岩石样本,寻找亚原子粒子暴力的交互迹象。

一个小小的问题在于,大陆地壳含有一些放射性元素,经衰变可能产生相似的信号,因此研究人员建议研究更纯净的海洋地壳,只要挖出1公斤岩石,收获的成果可能都超越当今世上最好的暗物质探测器。

(首图来源:pixabay)

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