暗物质相关轴子质量搜索范围缩小

轴子（axion）被认为是暗物质粒子的有力候选者，尽管其目前“芳踪杳然”，但物理学家正不断缩小其质量范围。美国《科学新闻》网站近日报道，据美国科学家一项最新研究，在介于2.81—3.31μeV（1μeV＝百万分之一电子伏特）的质量范围之间，未发现轴子的迹象。

暨南大学理工学院教授杨峤立对科技日报记者表示：“最新研究是探索轴子质量漫漫长路的第一步，也意味着科学家越来越接近暗物质的真谛。”

据杨峤立介绍，1977年，科学家提出轴子这一假想粒子来解决强核力如何影响物质反物质和宇称而引发的一个悖论。后来的研究发现，如果轴子存在，可以构成暗物质。暗物质是遍布宇宙的神秘质量，天文观测和科学计算表明，宇宙中普通物质占约4.9%，暗物质占约26.8%，暗能量占约68.3%。

杨峤立指出：“暗物质是物理学和宇宙学共同的未解之谜，其发现将是诺贝尔奖级别的研究。”

此前，大多数暗物质搜寻实验都聚焦名为“弱相互作用重粒子”（WIMP）的假想粒子，但一无所获，因此有不少科学家将希望寄托于轴子身上。

科学家预计，轴子“体重”极轻——质量介于百万分之一到千分之一电子伏特之间，但美国华盛顿大学“轴子暗物质试验”（ADMX）实验团队在《物理评论快报》杂志撰文指出，没有迹象表明，轴子质量介于2.81—3.31μeV之间（即电子质量的万亿分之5.5至万亿分之6.5之间）。

与此同时，另一组物理学家也在《物理评论快报》撰文称，他们正在搜寻质量约为6.7μeV的轴子，此研究是CAPP-8TB实验的一部分，同样没有发现轴子的“蛛丝马迹”。

这两个实验的目标一致：寻找轴子在磁场中转化为光子产生的信号，研究人员让探测器搜索特定频率的光——不同频率的光对应不同质量的轴子，以发现不同质量的轴子。杨峤立解释说：“如果能够确定轴子的质量，在探测器里找到了相应频率的光子，科学家就可以声明发现了轴子。”