科學發(fā)現(xiàn)：從光子碰撞中產(chǎn)生軸子
發(fā)布時間：2021-07-01
瀏覽次數(shù)：1244

科學發(fā)現(xiàn)：從光子碰撞中產(chǎn)生軸子

圖片來源：美國物理學會/Alan Stonebraker

軸子是一種比電子輕很多的假想粒子，對軸子的研究可能是解決從物質(zhì)-反物質(zhì)不對稱性到暗物質(zhì)性質(zhì)等物理難題的關(guān)鍵。到目前為止，對于研究這些粒子的性質(zhì)，例如其質(zhì)量及與光子耦合的方式，最難攻克的阻礙是探測通過光子與太陽內(nèi)部磁場相互作用而產(chǎn)生的軸子。如今，英國牛津大學的Konstantin Beyer和他的同事們提出了一個實驗室規(guī)模的強激光束碰撞實驗。研究人員指出，對于軸子質(zhì)量的關(guān)鍵范圍，他們的方法將與天體物理學的探測靈敏度一致，但更少依賴于難以檢驗的軸子產(chǎn)生過程的天體物理模型。

該團隊的方案是用于檢測軸子的“閃光穿墻”方法（LSW）的一個變種。在“閃光穿墻”方法中，實驗人員用一面墻放置在發(fā)射器和探測器中間，使探測器不能直接接收到激光光子。強磁場作用下，激光束中極少量一部分光子轉(zhuǎn)變?yōu)檩S子。新方案中研究小組利用兩束激光相互碰撞，通過光子-光子散射過程產(chǎn)生軸子。由于軸子基本不與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用，因此可以直接穿過墻壁。穿過墻壁的軸子再次被強磁場轉(zhuǎn)化為可被探測到的光子，進入接收器。

研究人員基于將用于歐洲“極光基礎(chǔ)設(shè)施”的激光束參數(shù)，通過計算證明，此方法的靈敏度至少相當于在太陽中探測質(zhì)量約1電子伏特的軸子。 他們認為可以從兩方面改進這一方案。第一種方案是根據(jù)軸子的產(chǎn)生率與光子數(shù)呈非線性關(guān)系，用更強的激光提高探測的靈敏度。第二種方案為利用可調(diào)諧X射線的自由電子束探測潛在軸子質(zhì)量的更大范圍。

作者：Matteo Rini

翻譯：葉歡儀

審校：賀旎妮

引進來源：美國物理學會

引進鏈接：

https://physics.aps.org/articles/v13/s59



關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：

回復【最新活動】，了解近期科普活動

回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動

回復【研學營】，了解最新科普研學營

回復【科普課堂】，了解最新科普課堂

回復【科普書籍】，了解最新科普書籍

回復【團體定制】，了解最新團體定制活動

回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情

回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識

回復【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情

聽說，打賞我的人最后都找到了真愛。
做科普，我們是認真的！
掃描關(guān)注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者
上一篇：科技之光：用計算機算出巨浪
下一篇：科學研究：深度學習精確染色數(shù)字活檢切片