科技日報記者 張夢然
來自英國倫敦國王學院、美國哈佛大學及加州大學伯克利分校等多個機構(gòu)的科學家在《自然》雜志上最新發(fā)表了一篇論文，介紹了他們認為迄今為止最精準的暗物質(zhì)探測器的基礎(chǔ)設(shè)計。這種被稱為“宇宙射電”的探測器有望在未來15年內(nèi)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的存在。
暗物質(zhì)約占宇宙質(zhì)量的85%，但它的真實身份仍然是一個謎。軸子作為暗物質(zhì)的主要候選者之一，是一種微小且相互作用較弱的粒子，被認為是造成宇宙中引力效應(yīng)的原因之一。軸子具有波一樣的特性，但其在電磁頻譜上的確切頻率尚未被確定，估計可能從人類能聽到的千赫茲頻率到非常高的太赫茲頻率不等。
團隊描述了該探測器如何工作：當發(fā)現(xiàn)軸子的頻率時，它會向科學家發(fā)出信號。這一探測器基于軸子準粒子（AQ），并以特定頻率與軸子發(fā)生共振，當達到匹配頻率時，會釋放出極其微弱的光信號。許多科學家認為在最高的太赫茲頻率范圍內(nèi)尋找軸子最有希望，因為AQ也將在該頻率范圍內(nèi)運行。
團隊相信，在未來5年內(nèi)通過制造更大規(guī)模的AQ材料，可以構(gòu)建出一個功能齊全的探測器。之后，預(yù)計再花費10年時間來掃描被認為含有暗物質(zhì)的高頻段頻譜，以期最終發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)。
為了創(chuàng)建這些準粒子，團隊使用了碲化錳鉍，這是一種因其獨特的電子和磁性而著稱的材料。團隊將其剝離至僅有幾層疊加的二維材料狀態(tài)，以便精確調(diào)整其屬性，并觀察其如何與其他量子實體如軸子進行互動。
這項研究標志著在探索暗物質(zhì)之謎方面邁出了重要一步。
