【天文新知】暗物質每年三月特別多

■太陽引力對暗物質造成的季節性影響可能跟我們原本想的不一樣。

作者|Clara Moskowitz
編譯|高英哲

AA228F75-D173-4D14-B9CB42910EDE994C_article      就在你閱讀這篇文章的當下,可能就有成億上兆看不見的「暗物質」,神不知鬼不覺地穿透你身體原子間的空間。科學家傳統上認為,這些暗物質粒子在冬天時比較少,六月時則會達到高峰;不過現在有新研究指出真正的高峰是在每年三月初,跟先前科學家認為的期間差得可遠了。

科學家認為暗物質佔宇宙總質能的四分之一,但是其性質始終是一團謎。暗物質構成環繞各銀河的雲狀「暈」 (halo) ,我們所處的銀河系也不例外;太陽系繞著銀河行進時,就會穿過暗物質暈,暗物質就會像撞到疾速行駛車子擋風玻璃上的蒼蠅一樣,撞擊太陽跟各個行星。地球也繞著太陽運轉,天文物理學家因此認為,當地球對著這道「暗物質風」行進時,我們就會發現暗物質粒子數量有些微上升,這正好碰上地球是夏天的時候。

不過新的研究指出這套說法可能有誤,而關鍵是「重力透鏡效應」。所謂「重力透鏡」就是光線在通過重力場(星團 黑洞等)附近時,會因為空間扭曲,而造成行進方向的偏折,就像是光通過透鏡而改變行進方向一樣。新的研究將先前認為不重要而被忽略掉的太陽重力考慮進來,重新計算發現改變了暗物質的個別運動軌道。來自普林斯頓大學的博士後研究員,也就是論文作者之一的山繆.李 (Samuel Lee)說明 : 「改變的效應還蠻大的,大到出乎我們的意料之外。」詳細地來說,在目前的理論架構下,物理學家假設一類名為「大質量弱相互作用粒子」 (WIMP) 的粒子來解釋暗物質的存在。太陽重力對於那些行進速度很快的 WIMP 粒子比較沒有影響,但是對於那些速度較慢的 WIMP 粒子,太陽重力便會比較明顯把它們拖離原本的路徑,結果不但會使暗物質粒子密度產生幾個百分點的變化,而且高峰期也比先前認為的早了三個月。

知道 WIMP 粒子在每年什麼時候是高峰期,對於偵測暗物質粒子的實驗設計影響很大,因為這樣才能比較有效地將這些粒子,跟魚目混珠的一般粒子區別出來。義大利核子物理國家研究中心 (INFN) 格蘭薩索國家實驗室 (Gran Sasso National Laboratory) 所進行的 DAMA/LIBRA 實驗,就曾在 2008 年聲稱偵測到 WIMP 粒子;雖然許多科學家質疑其他感應器都一無斬獲,他們發現的是否真的是 WIMP 粒子,不過李跟他的研究夥伴倒是認為, DAMA/LIBRA 當時預測暗物質粒子高峰期在五月,確實印證了高峰期比六月要早這件事。李希望未來進行驗證實驗時,能夠把太陽重力的影響也考量在內。

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研究出處:"Dark Matter Near Earth Peaks Every March, New Study Suggests

譯者:高英哲 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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