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10亿传感器阵列能否揭开暗物质之谜,就在我们身边?

2024-10-19来源:天脉网编辑:瑞雪

科学界对于暗物质的探索,在近一个世纪以来始终充满了挑战与期待。这一神秘的宇宙组成部分,尽管尚未被直接观测到,却因其对宇宙结构的关键影响而备受瞩目。然而,随着研究的深入,天文学家们愈发感受到时间的紧迫,因为他们的信誉正面临前所未有的考验。

暗物质示意图

暗物质,这个被科学家预言并认为广泛存在于宇宙中的“幽灵物质”,其存在量甚至远超我们所熟悉的普通物质。这一观点不仅颠覆了人们对宇宙的传统认知,更激发了科学家们无尽的探索欲。然而,半个世纪的搜寻却如同石沉大海,未留下任何确凿的证据。面对这一困境,科学家们不得不另辟蹊径,寻找新的探测方法。

最新的探索思路聚焦于暗物质的引力效应。这一看似“复古”的方法,实则蕴含着前所未有的精确度和技术挑战。回顾暗物质理论的起源,它最初是为了解释星系边缘恒星异常高速运动的现象而提出的。天文学家们发现,这些恒星之所以没有因离心力而逃离星系,很可能是因为星系中存在大量不发光、仅通过引力相互作用的暗物质。

然而,引力作为一种极其微弱的作用力,在实验室或地球表面直接探测暗物质几乎是不可能的。因此,科学家们不得不将目光投向更为宏大的宇宙尺度。但即便如此,传统的探测手段也大多基于暗物质粒子与普通物质之间可能存在的弱核力作用,而这一假设至今未能得到证实。

在此背景下,美国马里兰大学的理论物理学家丹尼尔·卡尼及其团队提出了一种全新的探测方案:直接利用高精度的传感器探测暗物质对周围物体的微小引力影响。这一方案的关键在于传感器的超高灵敏度和精心设计的实验布局。通过将多个传感器排列成三维网格,科学家们希望能够捕捉到暗物质团块穿过时产生的规律性振动信号。

引力与电磁力对比

据卡尼团队介绍,他们所使用的传感器能够探测到极其微小的力变化,精度甚至超过了探测引力波的激光干涉仪引力波天文台(LIGO)。当暗物质团块在距离传感器极近的空间内飞过时,即使其质量微小如细盐粒般,也能引起传感器中玻璃珠的微妙振动。这一发现无疑为暗物质的直接探测开辟了新的希望之路。

然而,该方案也面临着诸多挑战。首先,如何有效排除周围环境的干扰成为一大难题。高昂的传感器成本也限制了实验规模的扩大。尽管如此,卡尼及其团队仍在积极筹备初步实验,计划在未来一年内先建造一个由约10个传感器组成的简单阵列,为后续更大规模的实验积累经验。

暗物质探测实验示意图

暗物质的探测之旅依旧漫长且充满未知。但科学家们坚信,只要不断探索、勇于创新,总有一天能够揭开这个宇宙最大谜团的面纱。在这场跨越世纪的探索中,每一步进展都凝聚着人类的智慧与勇气,也让我们对宇宙的认识更加深入和全面。