“飓风”向太阳系袭来，暗物质构成粒子会被找到？

出品| 天门山

据国外媒体报道，发生在遥远距离的星系碰撞所产生的影响，可能很快会帮助人类寻找到构成暗物质的神秘粒子。

太阳系正在穿过一个被银河吞噬的星系，这增加了探测来自它的暗物质的可能性。银河甚至所有的星系，都是在一个巨大的光晕中形成的，这个光环由一种叫做暗物质的无形附加物质组成，它的重量是可见物质的五倍多。

太阳系围绕银河系的运动，使它以每秒230公里的速度穿过暗物质光晕。因此，在我们看来，暗物质是一种高速的“风”。

去年，欧洲航天局盖亚 (Gaia) 卫星探测了太阳系附近恒星的运动，发现了一条此前不为人知的的流状物“S1”，这是一个小矮星星系被银河系吞噬的痕迹。现在，由西班牙萨拉戈萨大学的恰兰·奥黑尔(Ciaran O‘Hare)负责的一项研究发现，来自该小矮星星系的相当于100亿个太阳质量的暗物质正沿着S1直接向太阳移动。

这种暗物质将以每秒500公里的速度袭击太阳和来自地球的任何探测器，这一速度比标准暗物质风要快得多。奥黑尔和他的同事称这为“暗物质飓风”。

这项研究探索了构成暗物质的、目前尚不为人类所知的几种流行候选粒子，以检测这种飓风如何直接地对探测实验产生影响。

标准情况下，几倍到数百倍于质子质量的一个弱相互作用重粒子（简称“WIMP”），与原子碰撞将会产生怎样的核冲击力量。目前，这是几个碘化钠晶体和液化氙探测器的探测内容之一。

奥黑尔和他的同事们研究桑福德地下研究所的LZ（LUX-ZEPLIN）实验发现，这种被称作“S1”流体中暗物质的构成成份如果达到10%，它可能强于标准风，并且这种重粒子质量将是质子质量的5到25倍。

LZ实验是由大型地下氙（LUX）项目和液态惰性气体闪光实验（ZEPLIN）合并后，组建的直接探测WIMP的美国能源部一个官方实验项目。

桑福德地下研究所是美国最深的地下物理实验室，坐落于南达科他州布莱克山，由废弃的金矿改建而来。就全球而言，该研究所也是利用液化氙探测器进行暗物质探测研究的实验室之一。在桑福德地下研究所进行的LZ实验，被称为世界三大直接探测暗物质粒子实验中灵敏度最高，有望最先捕获暗物质中弱相互作用重粒子的实验。

奥黑尔和他的同事在研究内容中写道，和标准暗物质风一样，当该“S1”流体“迎面撞击太阳系”时，它的反旋转结构将大大增加来自天空中暗物质出现的数量。事实上，它应该会产生类似旋风结构的 “环”，这可能在未来很容易被定向暗物质探测器所探测。

被称为轴子的外来暗物质粒子的情况，在该飓风最引人注目的迹象中被发现。作为构成暗物质的超级候选粒子，轴子在强磁场下可以转换成光子，这迅速引起全球范围暗物质科学研究者的关注。

不管这个难以捉摸的粒子是什么，其探测进展自从“S1”被发现以来已经有了改善。奥黑尔和他的同事表示，汹涌而来的这一飓风将大大增加暗物质探测的进展。