十億個微小的擺錘可以檢測到宇宙失蹤的質量

美國國家標準技術研究院(NIST)的研究人員及其同事提出了一種尋找暗物質的新方法，暗物質是宇宙的神秘物質，幾十年來一直無法發現。暗物質約占宇宙的27%。普通物質，例如制造恒星和行星的物質，僅占宇宙的5%。(一個名為暗能量的神秘實體占了其他68%。)

根據宇宙學家的觀點，宇宙中所有可見的物質都只是漂浮在廣闊的暗物質海洋中，盡管這些粒子是看不見的，但它們仍然具有質量并施加引力。暗物質的引力將提供缺失的膠水，以防止星系散落，并解釋物質如何凝聚在一起形成宇宙豐富的銀河掛毯。

擬議中的實驗將使十億毫米大小的鐘擺充當暗物質傳感器，這將是第一個僅通過其與可見物質的引力相互作用來尋找暗物質的實驗。該實驗將是尋找質量與鹽顆粒一樣大的暗物質顆粒的少數實驗之一，這種規模很少被探索，也從未被能夠記錄微小重力的傳感器研究過。

先前的實驗通過尋找隱形粒子與某些普通物質之間相互作用的非引力征兆來尋找暗物質。搜索所謂的WIMP(弱相互作用的大顆粒)的假設類型的暗物質就是這種情況，該暗物質在二十多年的時間里一直是看不見材料的首選。物理學家尋找證據表明，當WIMP偶爾與探測器中的化學物質碰撞時，它們會發光或帶走電荷。

以這種方式尋找WIMP的研究人員要么空手而歸，要么獲得了不確定的結果。粒子太輕(理論上其質量在電子和質子之間不等)無法通??過其引力拖船進行檢測。

隨著對WIMP的搜尋似乎已走到盡頭，NIST的研究人員及其同事現在正在考慮一種更直接的方法來尋找質量更重的暗物質顆粒，從而產生足夠大的重力以進行檢測。

研究合著者，聯合量子研究所(JQI)NIST聯合的理論物理學家丹尼爾·卡尼(Daniel Carney)說：“我們的建議僅依賴于引力耦合，這是我們唯一確定的暗物質與普通發光物質之間存在的耦合。” )以及位于大學公園的馬里蘭大學量子信息與計算機科學聯合中心(QuICS)和費米國家加速器實驗室。

研究人員還包括NIST，JQI和QuICS的Jacob Taylor。JQI和QuICS的Sohitri Ghosh;和費米國家加速器實驗室的Gordan Krnjaic計算得出，他們的方法可以搜索最小質量約為鹽粒一半或質子質量十億倍的暗物質顆粒。科學家今天在《物理評論D》中報告了他們的發現。