據(jù)外媒報(bào)道，軸子的發(fā)現(xiàn)將標(biāo)志著科學(xué)史上的一個(gè)關(guān)鍵事件。這個(gè)假設(shè)的粒子可以同時(shí)解決現(xiàn)代物理學(xué)的兩個(gè)基本問題：強(qiáng)相互作用中的Charge and Parity問題以及暗物質(zhì)之謎。然而盡管人們對(duì)尋找它有著很高的科學(xué)興趣，但由于缺乏以合理成本建造的高靈敏度技術(shù)，在高無線電頻率(6 GHz以上)的搜尋工作幾乎被擱置了--直到現(xiàn)在。

西班牙卡納利天文物理研究所(IAC)將參與國際合作開發(fā)DALI(暗光子和類軸子粒子干涉儀)實(shí)驗(yàn)，這是一種用于暗物質(zhì)的天體粒子望遠(yuǎn)鏡，其科學(xué)目標(biāo)是在6到60GHz頻段中尋找軸子和副光子。IAC目前正在設(shè)計(jì)和制造原型。

根據(jù)20世紀(jì)70年代的理論預(yù)測(cè)，軸子是一種假設(shè)的低質(zhì)量粒子，它跟標(biāo)準(zhǔn)粒子如原子核、電子以及光子相互作用很弱。這些提出的相互作用的研究，試圖檢測(cè)軸子與不同類型的儀器。一種有希望的技術(shù)是研究軸子跟標(biāo)準(zhǔn)光子的相互作用。

“軸子在外部強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下跟光子‘混合’、產(chǎn)生微弱的無線電或微波信號(hào)，這種磁場(chǎng)是由粒子探測(cè)器中的超導(dǎo)磁體或用于磁共振醫(yī)學(xué)診斷的磁體產(chǎn)生。這個(gè)信號(hào)自80年代結(jié)束后一直在尋找各種各樣的實(shí)驗(yàn)，這就是我們想要使用DALI檢測(cè)的信號(hào)，“IAC研究人員、這項(xiàng)研究的論文第一作者Javier De Miguel說道。

據(jù)了解，第一個(gè)軸子探測(cè)器是在80年代和90年代制造的，它使用了一個(gè)諧振腔，在超級(jí)磁鐵內(nèi)部放大了軸子預(yù)測(cè)到的微弱微波信號(hào)并試圖把它帶入科學(xué)儀器可檢測(cè)到的功率范圍。然而不幸的是，腔體的大小跟掃描頻率成反比，對(duì)于軸子來說，腔體太小，無法制造出大于6 GHz的頻率。

出于這個(gè)原因，新實(shí)驗(yàn)匯集了最有希望的高頻掃描技術(shù)并將其納入一個(gè)實(shí)用的設(shè)計(jì)中，同時(shí)還增加了用于軸子暗物質(zhì)的天體粒子探測(cè)器的能力。通過這種方式，DALI包含了一個(gè)強(qiáng)大的超導(dǎo)磁體、一個(gè)帶有新型諧振器的軸子探測(cè)器--從而使軸子引起的微弱信號(hào)可以被探測(cè)到--以及一個(gè)能讓它掃描天空中天體和區(qū)域以尋找暗物質(zhì)的地平裝置。這樣，DALI就可以幫助檢測(cè)軸子了。

軸子是一種偽標(biāo)量粒子，其性質(zhì)跟2012年在歐洲核子研究中心(CERN)發(fā)現(xiàn)的希格斯玻色子類似，是一種很有希望的暗物質(zhì)候選粒子。

關(guān)鍵詞： 天文粒子望遠(yuǎn)鏡