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我国科学家提出用中国天眼搜寻地球附近暗物质
来源: 光明日报      时间：2023-05-17 07:49:35


【资料图】

清华大学副教授安海鹏、紫金山天文台研究员黄晓渊、北京大学研究员刘佳等在暗物质物理研究方面取得了重要进展。研究团队发现，现有的低频阵列射电望远镜（LOFAR）、正在建设的平方千米阵列射电望远镜（SKA），以及“中国天眼”五百米口径球面射电望远镜（FAST）可以超过目前宇宙微波背景辐射的限制，以更高的灵敏度和更宽的质量范围探寻暗物质。相关研究成果以《利用射电望远镜直接探测暗光子暗物质》为题于日前发表在《物理评论快报》。文章被列为物理学特别推荐，并受到美国物理学会的推荐报道。

“暗物质是一种在天文观测中被发现的物质，它具有引力作用但不发光，占据了宇宙总能量的27%。对暗物质的粒子物理性质研究是当前粒子物理和宇宙学最重要的研究课题之一。超轻玻色型暗物质，例如类轴子和暗光子，已经引起物理学家越来越多的关注。”刘佳介绍，20世纪60年代初，美国科学家彭兹斯和威尔逊在进行射电天文学研究时发现了一个意外的低水平背景噪声。后来，这个噪声被证实是宇宙微波辐射背景，是灼热早期宇宙膨胀的重要证据之一。作为宇宙中弥散暗物质的候选者，超轻暗光子暗物质可以表现出类似于宇宙微波背景辐射的行为。如果现代射电望远镜仔细聆听，可能会听到来自黑暗世界的微小声音。

超轻玻色型暗光子通过与光子的动力学混合表现出类似于光子的电磁相互作用。本次研究中，团队发现，地球附近的超轻暗光子暗物质能够诱导射电望远镜反射板上电子的振荡，产生可观测的射电信号，另外偶极射电望远镜能够直接从这种暗物质中产生射电信号。基于这种现象，该小组提出了一种利用射电望远镜直接探测地球附近暗光子暗物质的新方法。研究团队利用FAST的观测数据，在1至1.5GHz的频率范围内搜索由超轻暗光子暗物质产生的信号。他们在这个频率范围内提供了对这类粒子的最强实验限制，但还未探测到这一信号。接下来，他们将提高实验灵敏度，进一步探寻由超轻暗光子暗物质产生的信号。

“我们发现，LOFAR、SKA以及FAST，具有发现暗物质的潜力。可以说，这项工作开辟了射电天文学领域的新方向——利用射电望远镜数据搜寻隐藏在地球周围的暗物质。”刘佳表示。

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