暗物質粒子必須比我們的想像更小？

在探索暗物質的過程中，科學家們已經確定暗物質粒子的有效尺寸——它們與普通物質的相互作用有多強：必須比我們想像的要小。利用XENON1T暗物質探測器，研究人員已經產生了實驗結果，為暗物質粒子的有效尺寸建立了迄今為止最嚴格的限制。伊桑布朗氙的成員協作和物理學家在紐約倫斯勒理工學院說：此外由於兩個背景事件——比如氡污染，產生中子探測器的環境或伽馬射線污染——預測發生在探測器但沒有一個人這樣做，這表明暗物質粒子小於預期。

研究人員使用XENON1T暗物質探測器來確定暗物質粒子有效尺寸的極限。圖片：XENON Collaboration

這是因為，因為他們不能區分暗物質信號和背景信號，如果我們看到暗物質信號，可以測量它的大小，但是因為我們看不到它，只能說它必須小於「這個量」，舉一個例子，如果檢測到兩個信號，它們將被歸因於預測的兩個背景事件。但是因為沒有探測到任何事件，背景或暗物質，暗物質「粒子」一定比他們預期的要小。這些實驗結果在義大利Gran Sasso地下實驗室(LNGS)的一個研討會上公布。探測器使用液態氙，當暗物質粒子與氙原子核碰撞時，如果科學家的模型是正確的，碰撞應該產生一個小的閃光——這是一個罕見的「觀察」暗物質的機會。

研究人員推測，暗物質的含量是普通物質的五倍，但我們對這種神秘物質的了解仍然很少。然而，許多科學家懷疑暗物質是由被稱為「弱相互作用的大質量粒子」或「弱相互作用粒子」(WIMPs遇到普通物質時反應極小的粒子)組成的。雖然弱相互作用大質量粒子的存在還沒有得到證實，但它是對這種難以捉摸、看不見物質的主要描述。現在對所謂的『wip -nucleon橫截面』有了最嚴格的限制，這是對暗物質的有效尺寸的衡量，或者它與正常物質的相互作用有多強。

暗物質似乎以一種網狀的模式在宇宙中擴散，在纖維相交的節點上形成了星系團。圖片：WGBH

有了這些結果，現在測試了許多新的暗物質理論模型，並對這些模型施加了迄今為止最強的約束。Elena Aprile，也是來自Rensselaer的項目負責人，在聲明中補充說：這些實驗結果是279天數據的頂點，根據這項實驗，研究人員將致力於減少系統中的氡污染等背景事件。通過這種方式，系統將能夠檢測到這些神秘的「粒子」中更小、更罕見的相互作用。

博科園-科學科普｜文：Chelsea Gohd/Space

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