轴子或比此前认为的更“重”

科技日报北京11月6日电 (记者刘霞)据英国《自然》杂志日前报道,德国科学家利用超级计算机获得的新计算结果,让研究轴子(Axion)的物理学家悲喜交加。新结果表明,轴子如果存在,质量至少为以前认为的10倍多。这一情况如属实,将是找到轴子的有用线索,但也表明,20年来一直在搜寻轴子“芳踪”的轴子暗物质实验(ADMX)可能要空手而归。

1977年,科学家们提出“轴子”这一假设来解决强核力如何影响物质和反物质而引发的一个悖论,他们认为,轴子可能也是暗物质成分之一。据信暗物质占宇宙总质量的85%,物理学家们一直在寻找组成暗物质的奇异粒子,这些实验大都集中于寻找所谓的“弱相互作用大质量粒子(WIMPs)”,但迄今为止,所有实验要么空手而归,要么结论有争议。有鉴于此,有科学家将搜寻暗物质的目光投向轴子。

轴子暗物质实验1996年始于劳伦斯利弗莫尔国家实验室,并在2010年移到位于西雅图的华盛顿大学。佛罗里达大学理论物理学家皮埃尔•西基威表示,此前的计算表明,轴子的质量约5μeV,约为电子质量的千亿分之一。

但在发表于最新出版的《自然》杂志的论文中,德国伍珀塔尔大学理论物理学家佐尔坦•福多尔报告的计算结果表明,在某些假设情况下,轴子的质量最有可能为50到1500μeV;而ADMX目前对0.5到40μeV这一质量区间比较敏感。福多尔说:“这对ADMX来说并非好消息。”

目前,位于韩国大田的轴子和精确物理学研究中心正在建造另一台轴子探测器,可能对更高质量的粒子比较敏感;德国提议建造的MADMAX实验也是如此。

意大利罗马大学的理论物理学家圭多•马蒂内利认为,根据德国科学家的结论而完全结束ADMX的搜寻工作有点为时过早。研究人员并不确定哪种假设情况成立,最新结果也并非最终结论,还需要获得其他团队的证实,才能最终论定。