查默斯(Chalmers)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETHZürich)的新研究提出了一種有前途的方法，該方法可通過以前在探測(cè)器材料中發(fā)生的未經(jīng)探索的原子響應(yīng)來探測(cè)難以捉摸的暗物質(zhì)粒子。

新的計(jì)算使理論家能夠?qū)Π滴镔|(zhì)與電子之間的相互作用的性質(zhì)和強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)的預(yù)測(cè)，而這在以前是不可能的。

該系副教授里卡多·卡特納(Riccardo Catena)表示：“我們對(duì)這些原子反應(yīng)的最新研究揭示了迄今為止仍未被發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)特性。目前尚無法使用當(dāng)今可用的任何粒子來研究它們，只有暗物質(zhì)才能揭示它們。”在Chalmers的Physics工作。

對(duì)于太空中可見的每顆恒星，星系或塵埃云，存在著五倍于看不見的物質(zhì)-暗物質(zhì)。因此，發(fā)現(xiàn)方法以檢測(cè)構(gòu)成銀河系重要部分的這些未知粒子是天體粒子物理學(xué)的頭等大事。在全球范圍內(nèi)尋找暗物質(zhì)時(shí)，已經(jīng)在地下深處建立了大型探測(cè)器，以試圖捕捉從原子核反彈的粒子。

到目前為止，這些神秘的粒子沒有被發(fā)現(xiàn)。根據(jù)查默斯(Chalmers)研究人員的說法，一個(gè)可能的解釋可能是，暗物質(zhì)粒子比質(zhì)子輕，因此不會(huì)引起原子核后退-想象一下乒乓球撞到了保齡球中。因此，解決該問題的一種有前途的方法可能是將焦點(diǎn)從原子核轉(zhuǎn)移到更輕的電子。

研究人員在最近的論文中描述了暗物質(zhì)粒子如何與原子中的電子相互作用。他們認(rèn)為，暗物質(zhì)將電子從原子中踢出的速率取決于四個(gè)獨(dú)立的原子響應(yīng)，其中三個(gè)是以前未知的。他們已經(jīng)計(jì)算出當(dāng)今最大的探測(cè)器中使用的氬氣和氙氣原子中的電子對(duì)暗物質(zhì)的響應(yīng)方式。

該結(jié)果最近發(fā)表在《物理評(píng)論研究》(Physical Review Research)雜志上，并與凝聚態(tài)物理學(xué)家尼古拉·斯伯丁(Nicola Spaldin)及其在ETH的小組進(jìn)行了新的合作。他們的預(yù)測(cè)現(xiàn)在可以在全球暗物質(zhì)觀測(cè)站進(jìn)行檢驗(yàn)。

“我們?cè)噲D消除盡可能多的訪問障礙。該論文發(fā)表在完全開放的訪問期刊上，用于計(jì)算新的原子響應(yīng)函數(shù)的科學(xué)代碼是開源的，對(duì)于任何想在幕后的人來說論文的一部分，” 查爾默斯大學(xué)物理系暗物質(zhì)小組的博士后研究員Timon Emken說。