XENON1T实验可能直接探测到暗能量

一些无法解释的结果XENON1T暗物质探测器在意大利格兰萨索山脉下1.5公里深处的低温恒温器中,装有1300公斤重的超纯液态氙,可以免受宇宙射线的影响据美国宇航局的物理学家们说,这可能是由太阳中具有强磁场的区域产生的暗能量粒子引起的,而不是实验设计用来探测的暗物质氙协作

XENON1T探测器的一个光电探测器阵列可以透过另一个。图片来源:XENON Collaboration。

XENON1T探测器的一个光电探测器阵列可以透过另一个。图片来源:XENON Collaboration。

剑桥大学(University of Cambridge)卡弗里宇宙学研究所(Kavli Institute for宇宙学)的物理学家桑尼·瓦格诺齐(Sunny Vagnozzi)博士说,“尽管这两种成分都是看不见的,但我们对暗物质的了解要多得多,因为早在20世纪20年代就有人提出它的存在,而暗能量直到1998年才被发现。”

“XENON1T等大型实验旨在通过寻找暗物质‘撞击’普通物质的迹象,直接探测暗物质,但暗能量更难捉摸。”

为了探测暗能量,科学家们通常会寻找引力相互作用:引力吸引物体的方式。

在最大的尺度上,暗能量的引力效应是排斥性的,将物体相互拉开,使宇宙加速膨胀。

大约一年前,氙合作组织报道一个意想不到的信号,或超出预期的背景。

弗拉斯卡蒂国家实验室(Frascati National Laboratories)的研究员卢卡·维西内利(Luca Visinelli)博士说,“这类过度行为通常是偶然的,但偶尔也会导致根本性的发现。”

“我们探索了一个模型,在这个模型中,这个信号可以归因于暗能量,而不是实验最初设计来检测的暗物质。”

当时,对过度消费最流行的解释是就可以——假设是太阳产生的极其轻的粒子。

然而,这种解释并不经得起观测,因为解释XENON1T信号所需的轴子数量将彻底改变比太阳重得多的恒星的演化,这与研究人员的观测结果相冲突。

然后,他们构建了一个新的物理模型,该模型使用了一种被称为变色龙筛选的筛选机制,以表明太阳强磁场中产生的暗能量粒子可以解释XENON1T过剩现象。

Vagnozzi博士说:“我们的变色龙筛选系统可以阻止密度非常大的物体产生暗能量粒子,从而避免了太阳轴所面临的问题。”

“这也使我们能够将密度非常小的局部宇宙中发生的事情与密度极低的最大规模宇宙中发生的事情解耦。”

研究人员用他们的模型展示了如果暗能量产生于太阳的特定区域,XENON1T探测器会发生什么tachocline那里的磁场特别强。

“从理论上讲,这种过剩可能是由暗能量而不是暗物质造成的,这真的很令人惊讶。当这些东西像这样凑在一起时,真的很特别,”Vagnozzi博士说。

他们的计算表明,XENON1T这样的实验可以用来探测暗能量。然而,原始的过剩仍需得到令人信服的证实。

“我们首先需要知道这不是偶然的,”Visinelli博士说。

“如果XENON1T真的看到了一些东西,你会期望在未来的实验中再次看到类似的过量(如XENONnT、PandaX-4T和LUX-ZEPLIN),但这次是一个更强的信号。”

团队的发表在杂志上物理评论D

_____

阳光Vagnozzi。2021.暗能量的直接探测:XENON1T过剩及未来展望。理论物理。启维104年,063023年;doi: 10.1103 / PhysRevD.104.063023

分享这个页面
广告