我国科学家提出用中国天眼搜寻地球附近暗物质

光明日报2023-05-17 07:13浏览量33.9万

Nhật báo Quang Minh, ngày 17 tháng 5 năm 2023

An Haipeng(An Hải Bằng) Phó giáo sư Đại học Thanh Hoa, Huang Xiaoyuan (Hoàng Hiểu Uyên ) nhà nghiên cứu tại Đài khí tượng Tử Kim Sơn, Liu Jia (Lưu Giai) nhà nghiên cứu thuộc Đại học Bắc Kinh đã đạt được nhiều tiến triển quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu vật lý vật chất tối. Nhóm nghiên cứu phát hiện, hiện có kính viễn vọng vô tuyến phân tích và ghi lại tần số thấp (LOFAR), kính viễn vọng vô tuyến mảng kilomet vuông (kính viễn vọng vô tuyến Square Kilometer Array) đang trong quá trình xây dựng, và kính viễn vọng vô tuyến hình cầu có khẩu độ 500 mét, được gọi là “Mắt thần Trung Quốc” (China Sky Eye) (FAST) có thể vượt qua bức xạ phông vi sóng vũ trụ hiện nay để tìm kiếm vật chất tối với độ nhạy cao hơn và phạm vi rộng hơn. Thành quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters gần đây với tiêu đề “Sử dụng kính viễn vọng vô tuyến tìm kiếm quang tử vật chất tối”. Bài viết này được liệt kê vào danh mục bài báo khoa học bắt mắt của ngành vật lý, đồng thời được Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ đặc biệt đưa ra giới thiệu.

“Vật chất tối là một dạng vật chất được phát hiện trong quá trình quan sát thiên văn, nó có tác dụng hấp dẫn nhưng không phát ra ánh sáng, chiếm 27% tổng năng lượng vũ trụ. Việc nghiên cứu về các tính chất vật lý hạt của vật chất tối là một trong những đề tài nghiên cứu quan trọng nhất trong vật lý hạt và vũ trũ học hiện tại. Vật chất tối kiểu Bose siêu nhẹ, ví dụ axion và quang tử tối, đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt của các nhà vật lý.” Liu Jia cho biết, vào đầu những năm 1960 của thế kỷ 20, nhà khoa học Mỹ Penzis và Wilson đã phát hiện một phông tiếng ồn ở mức thấp bất ngờ trong khi tiến hành nghiên cứu thiên văn vô tuyến. Sau đó, tiếng ồn này được xác nhận là bức xạ phông vi sóng vũ trụ, là một trong những bằng chứng quan trọng cho sự giãn nở của vụ trụ sơ khai nóng bỏng. Là một ứng cử viên cho vật chất tối khuếch tán trong vũ trụ, quang tử tối loại bose siêu nhẹ có khả năng thể hiện hành vi tương tự như bức xạ phông vi sóng vũ trụ (hay bức xạ nền vũ trụ). Nếu người ta quan sát, chăm chỉ lắng nghe bằng kính viễn vọng vô tuyến hiện đại, có thể sẽ nghe thấy những âm thanh nhỏ bé từ thế giới tối tăm.

Các quang tử tối loại bose siêu nhẹ thể hiện các tương tác điện từ giống như quang tử thông qua sự trộn động học với các quang tử. Trong nghiên cứu lần này, nhóm nghiên cứu phát hiện, các vật chất tối quang tử tối siêu nhẹ ở gần trái đất có thể tạo ra các dao động electron trên tấm phản xạ của kính thiên văn vô tuyến, nhằm tạo ra tín hiệu vô tuyến có thể quan sát, ngoai ra kính viễn vọng vô tuyến lưỡng cực có thể tạo ra tín hiệu vô tuyến trực tiếp từ vật chất tối này. Căn cứ vào hiện tượng này, nhóm nghiên cứu đã đưa ra một phương pháp mới nhằm trực tiếp tìm kiếm vật chất tối ở gần trái đất bằng kính viễn vọng vô tuyến. Nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu của FAST, tiến hành tìm kiếm tín hiệu do vật chất tối và quang tử tối tạo ra trong dải tần số 1 đến 1,5GHz. Họ cung cấp sự hạn chế thử nghiệm mạnh nhất của loại hạt này trong dải tần số này, nhưng chưa phát hiện ra tín hiệu nào như vậy. Tiếp theo, họ sẽ tăng độ nhạy của thí nghiệm, để khám phá thêm tín hiệu được tạo ra bởi vật chất tối và quang tử tối tạo ra.

“Chúng tôi phát hiện, LOFAR，SKA và FAST, đều có tiềm năng phát hiện vật chất tối. Có thể nói, công trình này mở ra phương hướng mới cho lĩnh vực thiên văn vô tuyến – sử dụng dữ liệu của kính viễn vọng vô tuyến để tìm kiếm vật chất tối ẩn nấp xung quanh trái đất.” Liu Jia cho biết.

编译：裴碧捷

来源：https://wap.peopleapp.com/article/7089405/6941118