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西班牙卡納利天文物理研究所(IAC)將參與國際合作開發DALI(暗光子和類軸子粒子幹涉儀)實驗,這是一種用於暗物質的天體粒子望遠鏡,其科學目標是在6到60GHz頻段中尋找軸子和副光子。IAC目前正在設計和制造原型。

根據20世紀70年代的理論預測,軸子是一種假設的低質量粒子,它跟標準粒子如原子核、電子以及光子相互作用很弱。這些提出的相互作用的研究,試圖檢測軸子與不同類型的儀器。一種有希望的技術是研究軸子跟標準光子的相互作用。

“軸子在外部強磁場的作用下跟光子‘混合’、產生微弱的無線電或微波信號,這種磁場是由粒子探測器中的超導磁體或用於磁共振醫學診斷的磁體產生。這個信號自80年代結束後一直在尋找各種各樣的實驗,這就是我們想要使用DALI檢測的信號,“IAC研究人員、這項研究的論文第一作者Javier De Miguel說道。

據瞭解,第一個軸子探測器是在80年代和90年代制造的,它使用瞭一個諧振腔,在超級磁鐵內部放大瞭軸子預測到的微弱微波信號並試圖把它帶入科學儀器可檢測到的功率范圍。然而不幸的是,腔體的大小跟掃描頻率成反比,對於軸子來說,腔體太小,無法制造出大於6 GHz的頻率。

出於這個原因,新實驗匯集瞭最有希望的高頻掃描技術並將其納入一個實用的設計中,同時還增加瞭用於軸子暗物質的天體粒子探測器的能力。通過這種方式,DALI包含瞭一個強大的超導磁體、一個帶有新型諧振器的軸子探測器--從而使軸子引起的微弱信號可以被探測到--以及一個能讓它掃描天空中天體和區域以尋找暗物質的地平裝置。這樣,DALI就可以幫助檢測軸子瞭。

軸子是一種偽標量粒子,其性質跟2012年在歐洲核子研究中心(CERN)發現的希格斯玻色子類似,是一種很有希望的暗物質候選粒子。

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