科學家疑似破解尋找暗物質的神秘謎題

如今，許多科學家認爲宇宙中 85%的物質是“暗的”，這就意味着我們當下對物理學的理解無法解釋其存在。

1978 年，兩位物理學家各自獨立提出了一種被稱作‘軸子’的極輕粒子，其得名於一種洗滌劑品牌，原因是這種粒子“清理”了在宇宙中觀察到的一些數學亂象。

將近 50 年後，該理論依然是暗物質的最佳解釋之一，不過這些極輕粒子還尚未被直接觀測到。

現在，來自阿姆斯特丹大學、普林斯頓大學和牛津大學的物理學家所開展的一項新研究，找到了可能發現這些一直難以捉摸的粒子的最佳位置——中子星。

中子星是已知宇宙中一些最強烈的天體之一，也許僅次於黑洞。這些死亡恆星的坍縮核心能夠把我們太陽的質量壓縮進一個直徑僅 12 至 15 公里的範圍裡——相比之下，太陽的直徑爲 140 萬千米。因爲科學家們認爲，當暴露在磁場中時，軸子可以轉化爲光（反之亦然），這促使物理學家們思考，這些包含着比地球上強數十億倍的磁場的死亡恆星，是否從本質上講是這種假設粒子的滋生地。

作者此前的工作重點在於這些粒子怎樣逃離中子星的束縛，並描繪了它們在星際旅行中所走的路徑，但這項新研究反倒側重於遺留的粒子。因爲軸子被認爲與其他粒子的相互作用極爲微弱（這便是爲何迄今都無法找到它們），它們極有可能大量留存於中子星周邊。實際上，它們的數量或許極多，最終會形成極爲密集的雲團，至少從理論上講應當是能夠探測到的。研究人員估算，軸子的密度應當比當地暗物質的密度高出 20 倍，進而產生可探測的特徵。

“我們……已經證明，對於大多數軸子的質量和軸子與光子的耦合，軸子云會通過共振軸子與光子的混合產生無線電輻射，”物理學家在論文中說。“這些特徵不僅獨特，而且相當普遍地產生，並且不存在對宇宙中軸子分佈的潛在依賴。”

這項研究僅關注單一的中子星，但這些天體與其他天體（不管是其他中子星還是黑洞）鎖定在雙星系統中是極爲常見的，因此，如果物理學家希望撒下更廣泛的觀測網，要進一步完善這一理論，就需要涵蓋這些其他的排列組合。而且根據一份新聞聲明，作者們已經在努力弄清楚這些軸子云是如何影響中子星自身行爲的。

在其理論被發現近 50 年後，科學家們仍渴望得到觀測證據，但現在他們有了一個引人注目的尋找方向。