科学家打算模拟磁星来探测轴子

据美国麻省理工学院（MIT）官网近日消息，MIT物理学家们打算进行一项新实验，来探测一种名为“轴子（Axion）”的粒子。如果实验成功，将破解粒子物理学领域一个复杂的未解之谜——强电荷宇称破坏，并进一步厘清暗物质的属性。

强电荷宇称破坏是粒子物理学悬而未决的重大疑难之一。1977年，人们提出轴子方案来解释这一问题。轴子被认为是宇宙间最轻的粒子之一，大小约为质子的1/1018。如果它们存在，可能会和其他仍未“现身”的粒子以暗物质形式，组成宇宙总物质的80%。

MIT团队在《物理评论快报》上撰文称，他们打算在受控的实验环境下，借助磁共振成像技术模拟天文学中的磁星（一种能产生极强磁场的中子星）来探测轴子。这一实验的核心名为“使用放大的B场环装置的宽带/共振方法探测宇宙轴子”，包含有一系列磁线圈，这些线圈缠绕成一个“甜甜圈”被嵌入一层超导金属内，并保持在一个温度仅在绝对零度之上的冷冻机内，使外部噪音最小。

研究人员称，设计模型约为手掌大小，能产生1特斯拉的磁场。如果轴子出现，磁场将产生非常微小的振动，频率与轴子质量直接相关，一种置于“甜甜圈”内的超灵敏磁力计能测出这一频率，并最终确定轴子的大小。

目前，华盛顿大学的科学家正在进行轴子暗物质实验。该实验使用一个置于大型超导磁铁内的微波谐振腔来探测轴子到微波光子非常微弱的转变，旨在寻找质量约为质子质量1/1015的轴子。而MIT物理学副教授杰西·泰勒领导的团队寻找的，则是质量是质子1/1018的、更小更轻的粒子。

MIT团队表示，如果轴子被探测到，它或许能解释困扰粒子物理学领域的强电荷宇称破坏之谜。由于轴子是暗物质备选粒子，因此最新研究也将有助于科学家们进一步厘清暗物质的属性。