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耶鲁大学科学家使用新设备搜索轴位黑体

发布时间:2018-05-15 点击量:58

该照片显示了内部调谐机制的细节,该机制是将室温下的运动传输到实验最冷的部分的系统的一部分。用于天线调整和精细频率调整的控制线(凯夫拉弦)也可见。

em耶鲁大学的研究人员正在使用一种新的检测设备以axions的形式搜索暗物质,这是一种理论化的亚原子粒子,可能构成宇宙中物质的80%。 / em

在耶鲁大学物理学家史蒂夫·拉莫罗的领导下,一组科学家宣布了该项目的第一个成果,名为“耶鲁大学敏感轴向冷暗物质(HAYSTAC)”。这些发现出现在“物理评论快报”杂志上。

“暗物质的存在已经以高度的信心建立起来了。然而目前还没有人知道它是什么,它仍然是现代科学的突出问题之一,“拉莫罗说。 “我们的工作正在为领先的暗物质理论设定重要限制。”

这个理论以轴心为中心,这是20世纪80年代提出的一个粒子。 Lamoreaux表示,这个轴承 - 没有电荷,没有旋转,质量很小 - 具有成为令人信服的暗物质候选的所有必要特性。我们星系中观测到的暗物质密度需要大约10万亿每立方厘米的轴;然而,它们与普通物质的直接相互作用如此微弱,以至于它们的检测需要极其敏感的实验技术。

Lamoreaux和他的同事们使用耶鲁大学赖特实验室的新仪器扩大了探测轴位的可能参数。他们的研究证明了检测比以前的实验所定目标重10倍的轴向所需的仪器灵敏度。

轴向探测器使用强磁场将轴转换成由未知轴质量确定的特定频率下的可探测微波光子。以前的实验已经在寻找低质量的轴。将搜索推向更高质量对于科学家来说一直具有挑战性,因为它需要物理上较小的高频探测器,并且在这种情况下来自轴向转换的信号较弱。

Lamoreaux说:“我们的主要突破是使探测器变得比以往更冷,更安静,通过采用为量子计算研究开发的放大器,其噪声性能接近量子力学定律的基本限制。 “利用我们探测器获取的第一批数据,我们设定了暗物质轴相互作用的限制,并为实验研究打开了允许的轴向质量范围的新部分。”

本文的第一作者是耶鲁大学Lamoreaux实验室的研究生Ben Brubaker。耶鲁的另外一位作者是凌中,尤丽娅古雷维奇,西德尼卡恩和凯莉贝克斯。其他合着者来自加州大学伯克利分校,科罗拉多大学,国家标准与技术研究院和劳伦斯利弗莫尔国家实验室。

“耶鲁大学的Axion暗物质实验推动了粒子天体物理的前沿,”Wright实验室主任Karsten Heeger说。 “这是一个以大学为基础的实验的典型例子,它使用尖端仪器并利用当地的基础设施来解决关于宇宙的基本问题之一,并培训下一代科学家。我们很高兴在赖特实验室的校园里有这样一个世界领先的工作。“

国家科学基金会,Heising-Simons基金会和美国能源部支持这项研究。

出版物:B.M.Brubaker等人,“24微伏的微波腔轴向搜索的第一结果”,Phys。 Rev. Lett。 118,061302,2017; DOI:10.1103 / PhysRevLett.118.061302

来源:耶鲁大学吉姆谢尔顿