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寻找暗物质的新方法揭示了隐藏的材料特性

查默斯(Chalmers)和瑞士苏黎世联邦理工学院(ETHZürich)的新研究提出了一种有前途的方法,该方法可通过以前在探测器材料中发生的未经探索的原子响应来探测难以捉摸的暗物质粒子。

新的计算使理论家能够对暗物质与电子之间的相互作用的性质和强度进行详细的预测,而这在以前是不可能的。

该系副教授里卡多·卡特纳(Riccardo Catena)表示:“我们对这些原子反应的最新研究揭示了迄今为止仍未被发现的物质特性。目前尚无法使用当今可用的任何粒子来研究它们,只有暗物质才能揭示它们。”在Chalmers的Physics工作。

对于太空中可见的每颗恒星,星系或尘埃云,存在着五倍于看不见的物质-暗物质。因此,发现方法以检测构成银河系重要部分的这些未知粒子是天体粒子物理学的头等大事。在全球范围内寻找暗物质时,已经在地下深处建立了大型探测器,以试图捕捉从原子核反弹的粒子。

到目前为止,这些神秘的粒子没有被发现。根据查默斯(Chalmers)研究人员的说法,一个可能的解释可能是,暗物质粒子比质子轻,因此不会引起原子核后退-想象一下乒乓球撞到了保龄球中。因此,解决该问题的一种有前途的方法可能是将焦点从原子核转移到更轻的电子。

研究人员在最近的论文中描述了暗物质粒子如何与原子中的电子相互作用。他们认为,暗物质将电子从原子中踢出的速率取决于四个独立的原子响应,其中三个是以前未知的。他们已经计算出当今最大的探测器中使用的氩气和氙气原子中的电子对暗物质的响应方式。

该结果最近发表在《物理评论研究》(Physical Review Research)杂志上,并与凝聚态物理学家尼古拉·斯伯丁(Nicola Spaldin)及其在ETH的小组进行了新的合作。他们的预测现在可以在全球暗物质观测站进行检验。

“我们试图消除尽可能多的访问障碍。该论文发表在完全开放的访问期刊上,用于计算新的原子响应函数的科学代码是开源的,对于任何想在幕后的人来说论文的一部分,” 查尔默斯大学物理系暗物质小组的博士后研究员Timon Emken说。

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