卡迪夫大学
无花果
1:使用修正的LPSD技术调谐到预期暗物质线宽的频率仓产生的典型振幅谱
黑线表示振幅谱
噪声频谱是在相邻频段的每个频段估计的，以产生局部噪声中值(蓝色)和95%置信水平(CL，绿色)
高于该置信水平的峰值(红色)被认为是暗物质信号的候选，并被进一步分析
信用:DOI: 10
1038/s 14586-021-04031-y 本世纪最大的科学突破之一——引力波探测——背后的技术现在正被用于长期以来对暗物质的探索
暗物质被认为约占宇宙所有物质的85%，但它从未被直接观测到，至今仍是现代物理学中最大的未解之谜之一
现在有了极其灵敏的探测器，已经通过几项杰出的发现得到了证明，科学家们相信现有的引力波技术有真正的潜力最终发现这种奇异的物质，甚至发现它是由什么组成的
在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中，由卡迪夫大学重力探索研究所的科学家领导的一个团队朝着这个目标迈出了第一步，他们首次使用被称为激光干涉仪的仪器来寻找一种新的暗物质
直到最近，人们还普遍认为暗物质是由重基本粒子组成的
尽管做了大量的努力，这些都没有被发现，科学家们现在正转向替代理论来解释暗物质
最近的一个理论说，暗物质实际上是一种叫做标量场的东西，它会表现为围绕星系反弹的不可见波，包括我们自己的银河系
“我们意识到我们的仪器可以用来寻找这种新的暗物质，尽管它们最初是为了探测引力波而设计的，”发起这项研究的卡迪夫大学重力探索研究所的哈特穆特·格罗特教授说
在激光干涉仪中，两束光在反射镜之间反射，然后在探测器上相遇
由此，科学家可以非常精确地测量光束之间的不同步程度，这本身就代表了光束遇到的任何干扰
激光干涉仪引力波观测台(LIGO)由位于美国的两个干涉仪组成，每个干涉仪都有两个4公里长的“L”形臂，2015年首次用于探测引力波，此后多次用于探测引力波
德国的英国/德国GEO 600探测器是另一个高灵敏度干涉仪，用于开发探测引力波所需的大量技术。格罗特曾在2009年至2017年担任德国首席科学家
在这项研究中，首次使用GE0600探测器专门搜索暗物质
“标量场暗物质波会直接穿过地球和我们的仪器，但当它们这样做时，会导致镜子等物体轻微振动，”同样来自卡迪夫大学重力探索研究所的首席研究员桑德·维穆伦说
“镜子的振动会以暗物质特有的方式干扰GEO600或LIGO探测器等仪器中的光束，这是我们应该能够探测到的，取决于暗物质的确切性质
" 尽管暗物质从未被直接探测到，但科学家怀疑它的存在是因为它对宇宙中物体的引力作用
例如，大量看不见的物质可以解释为什么星系会像它们一样旋转，以及它们最初是如何形成的
尽管该团队在这项新研究中没有成功进行任何类型的检测，但他们表示，在将这项技术引入暗物质搜索方面，他们正在迈出重要的第一步，并且已经在缩小未来研究的某些参数方面取得了进展
格罗特教授继续说道:“当一个仪器最初是为了一个完全不同的目的而建造的时候，它对于搜寻暗物质的敏感程度让我感到惊讶。”
维穆伦说:“我们已经明确排除了一些认为暗物质具有某些特性的理论，所以未来的搜索现在对寻找什么有了更好的想法。”
“我们相信这些新技术有真正的潜力在未来的某个时候发现暗物质
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