当暗物质粒子撞击地球时会发生什么?

作者:鄂氪

<p>大量的曲折:也许这就是当宇宙的神秘暗物质粒子撞击地球时发生的事情SDU研究人员现在可以通过模拟显示它是如何看起来行星地球一直在移动,与无数的暗物质粒子相撞虽然没有人见过这些神秘的粒子,但物理学家们对它们的存在毫无疑问这就是为什么他们在世界各地都安装了探测器,以期只能探测到其中的一个</p><p>暗物质粒子可以穿透所有物质其他形式的物质,这意味着它们甚至可以在不损失任何能量的情况下穿过我们的星球</p><p>另一方面,它们对地球所构成的普通物质的影响可能会稍微妨碍它们,导致能量损失宇宙学中心的博士生Timon Emken说,我们只是不知道,这绝对不会让人更容易找到它们</p><p>南丹麦大学的粒子物理现象学(CP3)科学家在世界上几个地方的地下洞穴中寻找暗物质粒子这是桑福德地下研究设施照片:wwwsanfordlabcom粒子在哪里</p><p>为了更多地了解暗物质粒子如何与正常物质发生反应,Emken在超级计算机的帮助下获得了一个程序,可以模拟暗物质粒子与地球的碰撞现在,我可以让计算机向我展示屏幕当暗物质粒子撞击地球时会发生什么例如,我可以在屏幕上看到粒子从撞击地球表面直到它再次离开时所采取的轨迹,他解释了弱或强相互作用</p><p>该模拟程序已被命名为DaMaSCUS,它为世界各地的物理学家提供了一个测试各种理论的新机会</p><p>该程序是免费提供的,其中的工作已发表在JCAP期刊的标准范例中,暗物质粒子横穿地球,与行星内部的原子相互作用的可能性非常低然而,地下探测器被调整为仅仅这样做,即捕获暗物质粒子与探测器内部原子碰撞的罕见事件但是如果暗物质粒子不遵循标准范式</p><p>如果它们实际上与普通原子足够强烈地相互作用,那么当它们穿过地球表面并在地下旅行时会失去足够的能量而变得无法察觉呢</p><p>在这种情况下,我们永远不会使用标准技术发现它们,来自CP3的理论物理学家和副教授Chris Kouvaris说今天的暗物质探测器永远不会捕获暗物质他正在研究的一件事是暗物质粒子明显散射的可能性当他们横穿地球Kouvaris和他的博士生Emken使用DaMaSCUS来演示这样的场景将如何发挥作用DaMaSCUS模拟数十亿暗物质粒子穿透地球并与地下原子分散很多,每次碰撞后锯齿形如果这是在这种情况下,暗物质粒子与原子的地下散射可能会使暗物质粒子失去足够的能量,以便在我们今天部署的地下探测器中检测到</p><p>今天的探测器如何工作</p><p>因此,Kouvaris的提议是采用不同的方法来寻找难以捉摸的粒子今天,在地球表面下方大约几公里处放置了许多探测器,并且有一个非常具体的原因将它们放置在地下以下:如果暗物质与普通物质(也就是中微子物质)发生微弱的相互作用,只有这两种物质能够穿透地壳的数千米而不会被阻止</p><p>这样做的好处是深部探测器可以避免信号受到不需要的宇宙和地面辐射的污染</p><p>背景噪音为什么它们可能永远不会捕获暗物质然而,根据Chris Kouvaris的说法,如果暗物质很轻,它实际上可能与普通原子强烈相互作用,在通往探测器的途中失去能量,这会使深部探测器无法捕获在那种情况下,使用地球表面探测器搜索暗物质信号会更有意义,他说 为了克服背景噪音的问题,他建议不要试图将暗物质与背景噪声区分开来,而应该在地表或低深度探测器中寻找每日变化的信号</p><p>也许我们应该尝试这个因为地球正在相对于我们银河系的中心,银河系,暗物质主要从一个方向撞击地球然而,由于地球围绕其自身轴线的旋转,来自暗物质风的方向的暗物质粒子在不同距离传播一天24小时的时段地下距离越大,地下散射的概率越高这就是产生信号日变化的原因利用这种效应的最佳位置是在南半球纬度大约40度,即在阿根廷,智利和新西兰等国使用DaMaSCUS,Kouvaris和Emken可以精确确定t的特征(幅度和相位)他的每日变化信号可以导致发现暗物质,如果这种情况证明是真的那么前方是什么</p><p> Chris Kouvaris现在与暗物质实验DAMIC合作,DAMIC有一个便携式探测器可能用于测试Kouvaris的理论在DAMIC的新阶段,便携式探测器将重1千克它由丹麦制造的硅制成公司,TOPSIL出版物:Timon Emken和Chris Kouvaris,“DaMaSCUS:地下散射对直接探测光暗物质的影响”,JCAP10(2017)031; doi:101088 / 1475-7516 / 2017/10/1031资料来源:....