解释暗物质的暗光子可能不存在

2018-05-02 10:55

据美国趣味科学网近日报道，美国科学家对基本物理常数——精细结构常数进行了迄今最精确测量，仍没有发现被称为暗光子的神秘粒子的蛛丝马迹，表明暗光子可能并不存在。

暗光子是假想的普通光粒子的“双胞胎粒子”，如果它们存在，将是解释暗物质存在的一种方式。不过，这项研究的负责人、加州大学伯克利分校物理学家霍尔格·穆勒说：“新测量强烈排除了某些质量暗光子存在的可能性。”

研究人员解释称，如果暗光子存在，它也像光子一样是一种电磁力载体，光子在普通物质的带电粒子之间工作，而暗光子会使暗物质粒子之间的电磁相互作用成为可能。

精细结构常数决定了电子和光子相互作用（耦合）的强度，为直接测量其值，研究人员利用铯原子制造了一个小型“原子喷泉”——一束向上发射的铯原子流，然后用激光将其击中，迫使原子进入量子叠加态，即每个铯原子同时处于两个位置，这就产生了由相同原子构成的两束原子流。当两束铯原子流重新组合在一起时，原子会以一种正确的方式干扰自身，让科学家得以计算出原子再次被激光击中时光子的速度。由于速度显示原子受力大小，因此光子和电子耦合的强弱程度——精细结构常数可被精确地计算出来。

暗光子不符合标准模型，如果它们真的存在，现实测量结果与标准模型的预测是不相符的，也就是说，对精细结构常数的直接测量应与标准模型预测得出的值不同。新研究确实获得了不同于标准模型预测的精细结构常数值，但研究人员也发现，这其中的差异“与暗光子存在时可能期望的情况南辕北辙”。

穆勒解释说，虽然测量结果不一致，但差异与预期不符表明暗光子可能并不存在。

（来源：科技日报记者：刘霞）