引力波天文臺或有助搜尋暗物質(zhì)粒子

科學(xué)家已有確鑿證據(jù)證明暗物質(zhì)的確存在，但它是“何方神圣”一直是未解之謎。有理論認(rèn)為，暗物質(zhì)可能是一種名為軸子的粒子，對現(xiàn)有的引力波天文臺進(jìn)行簡單改造，或許就可以發(fā)現(xiàn)這些粒子的“芳蹤”。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)18日報道，暗物質(zhì)通過它對大型天體的影響而彰顯其存在。觀測結(jié)果表明，普通物質(zhì)僅占宇宙總能量的5%左右，而暗物質(zhì)占宇宙總能量的22%左右。盡管如此，暗物質(zhì)的“廬山真面目”一直未被揭示。

有些理論稱，暗物質(zhì)是一種弱相互作用大質(zhì)量粒子（WIMP），但盡管科學(xué)家付出諸多努力，包括動用大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC），WIMP仍“芳蹤難覓”。

因此，科學(xué)家將目光投向了軸子。日本東京大學(xué)物理系助理教授道村祐太說：“我們假設(shè)軸子非常輕，幾乎不與我們熟悉的物質(zhì)相互作用，它被認(rèn)為是很好的暗物質(zhì)候選粒子，而且，其質(zhì)量或許小于電子。”

東京大學(xué)宇宙射線研究所的研究生長野寇吉解釋說：“我們的模型表明，軸子暗物質(zhì)可以調(diào)節(jié)光的偏振——電磁波振蕩的方向。如果光在由兩個彼此獨立的平行鏡組成的光學(xué)腔中來回多次反射，這種偏振調(diào)制會得到增強(qiáng)，而這類空腔最著名的例子是引力波天文臺的長隧道臂。”

研究人員稱，鑒于其他觀測軸子的理論方法需要用到極強(qiáng)的磁場，而這是一筆不菲的開支。因此，可對現(xiàn)有引力波天文臺，比如美國的激光干涉引力波天文臺（LIGO）以及日本的神岡引力波探測設(shè)施（KAGRA）進(jìn)行改造，在不損害其現(xiàn)有功能的情況下，讓其“一物兩用”，搜尋軸子。

道村祐太說：“我們可以在引力波探測器的光電二極管傳感器前增加一些偏振光學(xué)元件來尋找軸子，接下來，我希望可以把光學(xué)元件用于KAGRA上，看看究竟會發(fā)生什么。”

當(dāng)然，研究人員也強(qiáng)調(diào)，對引力波設(shè)備的這種升級不會降低它們的靈敏度，也不會影響其實現(xiàn)終極使命——探尋到引力波。