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神秘的黑暗物質即將揭曉

2012/09/10 | | 標籤:

宇宙由大量不可見的物質-暗物質(dark matter)所組成。它填滿星系間以及星系中的恆星之間的空間。自從暗物質存在的預測在 70 多年前被提出以來,眾多的天文學家、宇宙學家與粒子物理學家都在尋找那會是什麼的答案。藉由來自 Planck 人造衛星的最新觀測,Niels Bohr 研究所與其它單位的研究者,也許更接近一個解開神秘暗物質起源的解答。

Planck(普朗克)衛星,那於 2009 年發射,具有極端敏銳的儀器,能以極高的精確度測繪整個天空的微波輻射。來自 Planck 任務的最新資料揭露不尋常的、來自我們銀河系的輻射,那在理解空間、時間與宇宙中之物質的最基本特性上,開啟了新的方向。

來自暗物質的輻射

「我們觀察到一種非常獨特的、來自我們的星系(銀河系)中央的無線電波輻射。利用不同方法,從非常廣的波長範圍中分離出該訊號,我們已能測定這種輻射的頻譜。這種輻射源自同步發射(synchrotron emission),即電子與正子在高能狀態下繞著星系中央磁場的磁場線循環,而這裡非常強烈地指出,那可能來自於暗物質,」Pavel Naselsky 解釋,他是哥本哈根大學 Niels Bohr 研究所 Discovery 中心的宇宙學教授。

Pavel Naselsky 提到,領導性科學家如 Niels Bohr 教授 Subir Sarkar 已預測(利用計算),暗物質可能由非常重的粒子組成,那大約比希格斯粒子重 10 倍,意思是比質子重 1000 倍。不過「它們」具有非常獨特的特性且不會與「正常」的物質粒子進行交互作用。暗物質粒子通常也非常分散且彼此也不會產生交互作用。

「但我們從理論性預測得知,環繞星系中央之暗物質粒子的濃度非常高,而我們有個激烈的論點:它們在那裡會碰撞,而且在碰撞中形成電子與正子。這些電子與正子開始繞著星系中央的磁場旋轉,在這麼做的時候,產生了這種非常不尋常的同步輻射(synchrotron radiation)。」

在這之前跟本不可能以這樣的細節觀測這種輻射,因為先前的儀器不夠敏感。但透過 Plank,這種不尋常的輻射可以看的非常清楚。

「這種輻射無法由星系中的結構性機制來解釋,而且那不會是來自超新星的爆發。我們認為那可能是暗物質的證明。此外,我們在星系中央發現一種絕對全新的(且不為物理學所知)粒子加速機制,」Pavel Naselsky 說,而且他預期未來幾個月就會出現令人振奮的新結果。

這些結果已發表在 ArXiv:1208.5483,且已送交科學期刊《Astronomy and Astrophysics》。

資料來源:Mystery of dark matter may be near to being deciphered. phys.org [September 4, 2012]

轉載自 only perception

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