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实验|暗物质实验发生神秘事件，可能彻底改变物理学



正在进行世界上最敏感的暗物质实验项目的物理学家 ， 最近看到了一些奇怪的东西探测器内部意外事件数量超出预期值 。 这些无法解释的过剩 ， 可能符合假设的暗物质粒子的轮廓 。
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该项目名为XENON系列实验 ， 旨在寻找被称为弱相互作用的大质量粒子或假定的重质暗物质粒子 。
该项目在意大利地下安装了名为XENON1T的检测器 。 该探测器装有3.2吨纯氙气 ， 构成了一个安静的观察池 ， 如果有任何粒子飞掠与氙核碰撞 ， 就会产生闪光并产生涟漪 。
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长期以来 ， 粒子物理学家一直在寻找更完整的粒子清单 ， 而不是目前的粒子标准模型 。 在过去的20年中 ， 像XENON1T这样的实验一直在专门寻找包含暗物质的未知粒子 。 但是 ， 经过14年的研究 ， 使用更大、更灵敏的探测器进行搜索之后 ， 研究人员还没有看到这些核后坐力 。

这次 ， 检测器内部发生的一系列反常事件 ， 被科学家称为“电子反冲” ， 可能是核后坐力的的一种表现 。 这也是科学家非常兴奋的原因 。
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加州理工学院的理论物理学家凯瑟琳祖雷克表示 ， 如果XENON1T的信号来自轴突（候选的顶级暗物质）或非标准中微子 ， “显然 ， 这将非常令人兴奋 。 ”
他们曾经将这些“核后座力”视为背景噪声 ， 实际上 ， 许多此类事件都是由诸如放射性铅和k同位素之类的世俗资源引起的 。 但是 ， 经过多年的改进以显着减少背景污染后 ， 研究人员发现他们可以在低水平噪声中寻找信号 。
【实验|暗物质实验发生神秘事件，可能彻底改变物理学】
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在他们的新分析中 ， 物理学家检查了第一年XENON1T数据中的电子后坐力 。 他们预计大约会有232次后坐力 ， 这是由已知的背景污染源引起的 。 但是实验发现有285个盈余 ， 其中53个盈余来源不明 。
在拒绝了他们可能想到的所有可能的错误源之后 ， 研究人员提出了三种解释 。
首先 ， 也许是最令人兴奋的是“太阳轴” ， 这是一种在太阳内部产生的假想粒子 ， 类似于光子 ， 但质量很小 。
另一种可能性是具有较大磁矩的中微子 。 中微子的性质将使它们以更高的速率散射电子 ， 从而解释了电子反冲力的过剩 。
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最后一种解释则是实验内部的干扰 。
作为项目负责人之一的卢卡格兰迪表示：“尽管我们对这种过剩感到兴奋 ， 但应该保持耐心 。 ”科学家今年晚些时候将继续进行实验 ， 以排除可能造成的污染 。
法国巴黎萨克莱大学的粒子物理学家亚当福尔科夫斯基表示：“如果发现这是一个新粒子 ， 那么这是过去40年来我们一直在等待的突破 。 ”


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