作者bulls0722 (asdf)
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标题[新闻] 研究:镜像宇宙实验或可解暗物质之谜
时间Sun Jun 23 16:48:10 2019
https://k.sina.com.cn/article_7139500827_1a98c231b00100i2zh.html?from=science&subch=insurance
「镜像宇宙」是现今物理学一个探索热点。一些物理学家认为镜像宇宙与暗物质之间有着
重要的联系。在各种探测暗物质的实验多年一无所获的情况下,科学家们开始设计实验寻
找镜像宇宙存在的证据,希望从另一个角度了解暗物质。
《新科学家》(New Scientist)杂志介绍了两个近期进行的寻找镜像宇宙存在证据的实
验。
实验一
一个是位於田纳西州橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的物理学家
Leah Broussard和她的组员设计的一个简单实验。
他们用一台仪器向一堵墙发射中子束(neutron),墙的两面设有不同的变化的磁场,在
墙的另一面设置中子探测器。
如果墙後面的仪器探测到任何中子的踪迹,科学家们认为是「中子震荡进入镜像宇宙,又
震荡回到这个宇宙」的有力证据。Broussard说,墙的两面布置的磁场是为了「提高中子
震荡进入镜像宇宙的机率」。
中子衰变周期的诡异
为什麽选择中子做这个实验?Broussard说这是由於中子衰变的一个怪异的特性。
她解释说,位於原子核内的中子极其稳定,而在原子核之外它们会衰变为质子、电子和反
中微子(anti-neutrino)。按说,所有的中子衰变周期是一样长,但奇怪的是现在科学
家根据测量方法的不同测到的衰变时间差异很大。
一种方法把中子禁锢在容器里,一定时间後测量剩下的中子数量;另一种方法测量核反应
仪器发出的中子束中产生质子的数量。
科学家从第一种方法测得中子衰变周期为14分39秒;第二种方法测得14分48秒。
有的科学家认为「镜像宇宙」可以解释这种差异。他们认为中子在我们这个宇宙和镜像宇
宙都有「居住权」,可自由来往,因此当中子「溜到」镜像宇宙中去时,他们衰变出来的
质子没被这个宇宙的仪器探测到,从而造成这种差异。
实验二
另一个实验由瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute,简称PSI)的Klaus
Kirch和同事设计。他们向禁锢在容器中的中子施加不同强度的磁场,目标是探寻镜像磁
场的信号。
Kirch说,这将是中子在两个宇宙中震荡的证据,有可能得到支持Broussard团队实验的结
果。
Kirch团队已经完成了他们的实验,正处在数据分析阶段。
理论背景
田纳西州大学镜像物质研究员、Broussard的合作者Yuri Kamyshkov说:「虽然找到任何
线索的可能性很小,但这是简单、低成本的实验,而且一旦有任何发现,将为物理学带来
变革。」
一些物理学家认为镜像宇宙可以解释物理界许多未解之谜,包括暗物质。
纽约城市学院(City College of New York)理论物理学家Michio Kaku说:「暗物质是
巨大的物质,具有引力,不可见,它与光或电磁场都不会发生作用。一种理论认为,暗物
质可能是一种在我们之上的另一个空间内一种普通的物质。」
Kaku还说,当然这只是关於暗物质多种理论中的一种,弦理论认为暗物质是高维八度空间
的弦振动。
另一种认为镜像宇宙如此吸引人投入研究的原因是数据上的推测。物理学家发现暗物质数
量巨大,几乎是普通物质的5倍之多。由此推测,镜像宇宙形成初期温度比我们所在的宇
宙低得多,这个差异让粒子容易跑到那边宇宙中去,导致这边宇宙的一个粒子,在镜像宇
宙中有5个对应粒子。
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