科學家們預計，看不見、摸不着的暗物質（Dark Matter），約占宇宙質量的85%。遺憾的是，其與常規物質的相互作用非常微弱，以至于物理學家們一找就是幾十年。一種被叫做“軸子”（Axions）的疑似暗物質粒子，屬于長期的候選之一。不過最近，科學家們已經通過最新的研究，将這種可能性排除在外。

在一項最新的實驗中，科學家發現這個假想粒子（至少在一定質量範圍内）并不存在。（via：New Atlas）

關于暗物質的可能構成，物理學家們已經提出了許多理論。然而發現暗物質的不同實驗，通常集中在一種特定類型的粒子上。盡管沒能找到确切的内容，但這至少有助于縮小未來研究的方向和範圍。

此前，HADES粒子探測器已經排除了“暗光子”（Dark Photons），且LUX和XENON1T也排除了某些類型的“弱相互作用”大質量粒子（WIMP）。

本文介紹的最新研究，圍繞另一個不同的嫌疑對象展開，它就是“軸子”（Axions）。假想中這類體态輕盈的中性粒子無處不在，且與周圍的漂浮的常規物質相互不起作用。

有理論稱，軸子或許會與電、磁産生相互作用，所以研究人員決定通過專門設計的實驗來檢測。

首席研究員Lindley Winslow表示：“暗物質不會對人們的日常生活産生影響，但它們被認為可能宇宙的膨脹、以及我們在夜空中觀察到的星系形成”。

新型軸突探測器的橫截剖面圖（圖自：MIT）

幾年前，麻省理工學院的研究人員，提出了一個理論上可用于檢測軸子的思想實驗。簡單說來就是：

由電磁場的性質可知，環形磁鐵的中心不應有磁場。但若有軸子在到處亂竄，它們可能會在那個‘死區’（deadzone）創造出一個微弱的信号。

Winslow表示，這項實驗的理念很是誘人，如果能找到疑似軸子的信号，那它幾乎不可能是其它緣由。

借助放大B場環裝置，研究團隊将這項實驗命名為‘宇宙軸子探測的一種寬頻/共振方法’（簡稱ABRACADABRA）。

基本上，該裝置就是一個小型圓環狀磁鐵，被保持在冷卻至趨近絕對零度的腔室中。目前其已完成這套系統的構建，并且公布了最新的實驗結果。

為抵消來自冷卻系統的振動幹擾，艙室被懸吊在細線上，此外實驗室屏蔽了外部的熱量、噪聲和電磁幹擾。

在實驗進行的第一個月，團隊沒有檢測到任何質量在0.31到8.3納電子伏特之間的軸子的迹象。

有鑒于此，研究團隊得出了兩種可能的結論——要麼軸子比這兩個範圍更大或更小，要麼它們對電磁的影響，比此前設想的還要小。

然而本次試驗的測試精度已經相當微小，隻有百億分之一。當然，這項研究的無效結果，并未駁斥暗物質的理論。

目前物理學家仍有一長串的‘候選粒子’，每一次的實驗跨越，都是進一步縮小了篩查的方向與範圍，讓我們更加接近于終極的答案。

據悉，諸如nEDM之類的其它實驗，已經對其它類型的候選粒子展開尋找。在未來的實驗中，我們仍有希望迎來在一定質量範圍内的結果。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

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