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科学家提出用GPS卫星探测暗物质设想

当暗物质扫过时可能会使GPS系统的原子钟变得不同步

来源:科技日报 2014-11-19 常丽君

  暗物质影响着星系的形成,无处不在却难以捉摸。最近,美国和加拿大物理学家提出,为我们提供城市导航的GPS(全球定位系统)设备有可能成为直接探测和测量暗物质的强大工具。研究小组在今年召开的科学会议上提出了这一理论,被科学团体广为接受,相关论文提前在线发表于今天的《自然•物理学》杂志上。

  据物理学家组织网11月17日报道,美国内华达大学科学学院教授安德烈•德拉维安科和维多利亚大学、加拿大理论物理学周界研究所的马克西姆•珀斯拜洛等人提出了一种新方法,用GPS卫星及其他原子钟网络来寻找暗物质,对比各钟的时间以找出差异。

  “对于暗物质,我们除了欠缺实体的观察证据,连它的属性也不甚了解。有些粒子物理学研究设想,暗物质是由类似重粒子的物质构成,但这种设想未必是真。”德拉维安科说,“现代物理学和宇宙学只能解释宇宙中5%的普通物质和能量,对剩下的部分还无法解释。”

  有证据显示,在这些神秘物质能量中,暗能量占约68%,剩下的27%就是通常所知的暗物质,虽然人们看不见,也无法直接探测和测量它们。

  “我们的研究旨在实验一种探测暗物质的想法,暗物质的组织形式可能是类似气体的拓扑缺陷大集合,或能量破缺。”德拉维安科说,“我们认为,当暗物质扫过时,用高灵敏原子钟网络来探测这些缺陷,就可能探测到暗物质。哪里的钟出现了不同步,就知道可能有暗物质、拓扑缺陷经过这里。我们的设想是把GPS卫星坐标群作为人类建造的最大暗物质探测仪。”

  德拉维安科正在与内华达测量实验室主管杰夫•布莱维特合作,共同分析来自30个GPS卫星的原子钟数据。关联原子钟网络,如GPS现有的地面网络,可作为寻找拓扑缺陷暗物质的强大工具。在暗物质影响下,原本同步的钟会变得不同步,放在不同地方的原子钟的时间可能出现明显差异。

  布莱维特说:“我们知道暗物质一定在那,因为它让沿星系的光线发生了弯曲,但我们没有证据显示它是由什么构成的。如果它不在那儿,我们所知的普通物质是不足以把光线弯曲得那么厉害的。这是科学家知道星系内外有大量暗物质的途径之一。一种可能是,这种类气体暗物质不是由普通物质粒子构成,而是宏观的、时空纤维的缺陷。”

  布莱维特解释说:“地球在星系中运转,会经过这种气体。对我们来说,就像暗物质构成的星系风吹过地球系及其卫星。当暗物质吹过时,可能会让GPS系统的钟变得不同步,这一指标大约持续3分钟。如果暗物质让原子钟的时差超过10亿分之一秒,我们就能很轻易地探测到。”

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2014-11-19 14:25:35]
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