宇宙原子钟能揭开暗物质的面纱吗

参考消息网2月15日报道据美国《科学日报》网站近日报道，英国《自然·天文学》杂志上发表的一项最新研究显示，当航天器进入非常靠近太阳的水星轨道内，研究航天器上的原子钟或许是揭开暗物质性质的诀窍。

报道说，暗物质占宇宙质量的80%以上。尽管经过数十年的实验，迄今为止仍然未能在地球上发现暗物质。搜索暗物质的要素之一是对暗物质局地密度作出假设，这决定了在给定时间内经过探测器的暗物质粒子数量，从而决定了实验敏感度。在某些模型中，这种密度可能比通常假设的高出许多，而且某些区域的暗物质与其他区域相比更加密集。

其中一类重要实验使用的是原子或原子核，因为它们对暗物质信号具有令人难以置信的敏感度。部分原因在于，当暗物质粒子质量非常小时，会引起自然常数的振荡。这些振荡，比如出现在电子质量或电磁力相互作用的强度中，会以可预测的方式改变原子和原子核的跃迁能量。

日本卡弗里数物联携宇宙研究所项目研究员乔舒亚·伊比、美国加利福尼亚大学欧文分校博士研究员蔡育岱和美国特拉华大学教授玛丽安娜·萨夫罗诺娃组成的国际研究团队在这些振荡信号中看到了潜力。他们声称，在太阳系的一个特定区域，即水星轨道和太阳之间，暗物质的密度可能极大，这意味着对振荡信号异常敏感。

报道说，这些信号可以被原子钟捕捉，因为原子钟的运转方式就是仔细测量原子在不同状态间跃迁时发射的光子频率。由于暗物质振荡会让光子能量略微增加或减少，原子钟实验附近的超轻暗物质会改变光子频率。

伊比说：“实验周围的暗物质越多，这些振荡就越大。因此在分析信号时，暗物质的局地密度非常重要。”

虽然目前仍不知晓太阳附近暗物质的精确密度，但研究人员认为，即使是敏感度相对较低的搜索也能提供重要信息。

太阳系中暗物质密度仅受行星轨道信息的限制。水星是距离太阳最近的行星，在水星与太阳之间的区域几乎没有限制。（编译/张熠柠）