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光明日報北京5月16日電（記者晉浩天）清華大學(xué)副教授安海鵬、紫金山天文臺研究員黃曉淵、北京大學(xué)研究員劉佳等在暗物質(zhì)物理研究方面取得了重要進展。研究團隊發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的低頻陣列射電望遠(yuǎn)鏡（LOFAR）、正在建設(shè)的平方千米陣列射電望遠(yuǎn)鏡（SKA），以及“中國天眼”五百米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）可以超過目前宇宙微波背景輻射的限制，以更高的靈敏度和更寬的質(zhì)量范圍探尋暗物質(zhì)。相關(guān)研究成果以《利用射電望遠(yuǎn)鏡直接探測暗光子暗物質(zhì)》為題于日前發(fā)表在《物理評論快報》。文章被列為物理學(xué)特別推薦，并受到美國物理學(xué)會的推薦報道。

“暗物質(zhì)是一種在天文觀測中被發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，它具有引力作用但不發(fā)光，占據(jù)了宇宙總能量的27%。對暗物質(zhì)的粒子物理性質(zhì)研究是當(dāng)前粒子物理和宇宙學(xué)最重要的研究課題之一。超輕玻色型暗物質(zhì)，例如類軸子和暗光子，已經(jīng)引起物理學(xué)家越來越多的關(guān)注。”劉佳介紹，20世紀(jì)60年代初，美國科學(xué)家彭茲斯和威爾遜在進行射電天文學(xué)研究時發(fā)現(xiàn)了一個意外的低水平背景噪聲。后來，這個噪聲被證實是宇宙微波輻射背景，是灼熱早期宇宙膨脹的重要證據(jù)之一。作為宇宙中彌散暗物質(zhì)的候選者，超輕暗光子暗物質(zhì)可以表現(xiàn)出類似于宇宙微波背景輻射的行為。如果現(xiàn)代射電望遠(yuǎn)鏡仔細(xì)聆聽，可能會聽到來自黑暗世界的微小聲音。

超輕玻色型暗光子通過與光子的動力學(xué)混合表現(xiàn)出類似于光子的電磁相互作用。本次研究中，團隊發(fā)現(xiàn)，地球附近的超輕暗光子暗物質(zhì)能夠誘導(dǎo)射電望遠(yuǎn)鏡反射板上電子的振蕩，產(chǎn)生可觀測的射電信號，另外偶極射電望遠(yuǎn)鏡能夠直接從這種暗物質(zhì)中產(chǎn)生射電信號。基于這種現(xiàn)象，該小組提出了一種利用射電望遠(yuǎn)鏡直接探測地球附近暗光子暗物質(zhì)的新方法。研究團隊利用FAST的觀測數(shù)據(jù)，在1至1.5GHz的頻率范圍內(nèi)搜索由超輕暗光子暗物質(zhì)產(chǎn)生的信號。他們在這個頻率范圍內(nèi)提供了對這類粒子的最強實驗限制，但還未探測到這一信號。接下來，他們將提高實驗靈敏度，進一步探尋由超輕暗光子暗物質(zhì)產(chǎn)生的信號。

“我們發(fā)現(xiàn)，LOFAR、SKA以及FAST，具有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的潛力。可以說，這項工作開辟了射電天文學(xué)領(lǐng)域的新方向——利用射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)搜尋隱藏在地球周圍的暗物質(zhì)。”劉佳表示。

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