奇客 物理学家仰望太空寻找暗物质粒子

宇宙大约 85% 的质量“丢失”了——可以推断出其存在但看不到它们。人们多年来对“暗物质”提出了不同的解释，从未被发现的粒子到黑洞，不一而足。一个特别的解释正重新引起人们的注意：轴子（axion）。研究人员将目光投向太空，希望追踪到它。

轴子是一种假设的轻粒子，其存在将解决两个主要问题。首先是自 1960 年代以来一直备受关注的强 CP（电荷宇称守恒） 问题，即为什么构成质子和中子的夸克和胶子遵循某种对称性。轴子将证明这是由一个看不见的场造成的。

其二是暗物质。加拿大滑铁卢 Perimeter Institute for Theoretical Physics 研究所的理论物理学家 Asimina Arvanitaki 认为，轴子是“暗物质的绝佳候选”。轴子会以和我们期望的暗物质完全相同的方式聚集在一起，并且它们的特性能很好地解释为什么它们是如此难以被发现——也就是说，它们非常轻，并且难以与常规物质互相作用。

一组科学家今年早些时候报告，他们可能发现了中子星产生轴子的证据。自 1980 年代以来，物理学家一直认为，如果轴子确实存在，它们应该在中子星的热核内产生，中子和质子在那里以极高的能量互相撞击。

轴子的质量应该比电子小数十亿倍，它们因此能逃离致密的中子星内核，进入太空。在如此强磁场作用下，轴子预测会变成普通的光子。穿过中子星磁场的轴子会转变成 X 射线光子。