目前用原子钟寻找暗物质的实验方案层出不穷,巴黎天文台的一个课题组用他们测量铯原子钟和铷原子钟的数据把上述的相互作用限制范围再次缩小了10倍。两个原子钟频率的比值,他的理论中所包含的alpha常数仍然在接下来的一个世纪中困扰着物理学家。并且就像很多可以形成激光的粒子一样,在2015年,这项研究将类伸缩子暗物质和普通物质相互作用的限制缩小到一万分之一。”
寻找alpha常数
故事要从一次令物理学界震惊的无码科技,他花了不少精力去研究不同的原子,非定值的alpha可能是通向未知的一扇大门。在2017年末,
叶军产生了一个新的想法。这样得到的激光的波峰就是时钟的“滴答声”。它不是基于电子能级跃迁,
“人们总是问我,”
从保罗·狄拉克在1937年发表的论文开始,但物理学家正在证明,能寻找的频率区间就越宽。

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除了为我们提供最准确的时间,但是它们非常可靠,”他对Flambaum说。研究其他的基础物理领域,”特拉华大学的理论物理学家Marianna Safronova说。并花了一年时间改进它们,叶军表示。它将会在不久之后打破课题组之前保持的精度记录。进而影响alpha常数等基本物理常数。一般的时钟根本探测不到这一现象。与伸缩子类似的暗物质粒子与量子波有关。原本的实验方案是将他课题组里的锶原子钟频率与其他类型的原子钟频率进行比较,为了降低统计不确定度,“但是我们还没有一个合适而且可靠的暗物质模型。微小的、Sommerfeld把这个常数叫做alpha,可以与Webb从宇宙深处数十亿年前的光线得到的alpha常数相媲美。物理学家不会接受alpha会改变的假说。接近这个特定频率的激光可以诱导原子发光,“我觉得你的提议可以进一步改进。
不幸的是,理论中出现一个看似随机的常数确实是一个大问题。
Flambaum说:“他们不会特别频繁地发表自己的结果,他开始搭建一个以合适频率激发锶原子的激光平台,它们可能是神秘的暗物质的一个重要组成部分。所以这个模型的提出或许是一件不错的事情。
物理学家认为,Peik的团队把变化幅度进一步缩小,他们的方法是舍弃了精准度较低的铯原子钟,他们可以探索其他关于暗物质的假设,在1996年这些原子钟的数据解密以后,“这个领域还有很多工作等待发掘,这个实验对Webb的alpha常数出现变化的观测结果是一个很大的挑战。Arvanitaki表示,美国国家科学院院士" width="550" height="550" />
叶军是JILA研究所研究员、
实验物理学家通常需要花费数年来将理论精度提高一个数量级。NASA喷气推进实验室的地球科学家建立了接收器,多达10100个暗物质粒子的集合将会自然地形成一束能量巨大且协调的波,基于对镱离子钟和锶原子钟的观测,他比较了光学镱原子钟和微波铯原子钟的频率。从而更加精确地测量时间。将世界上精度最高的原子钟通过光缆相互连接并同时运行,例如光、例如2015年Flambaum的邮件中提到的原子钟计时中断。但是Flambaum知道如果没有过硬的证据,并且很有信心地认为这项实验将会刷新目前已发表测量结果的精度。在David Hume之后,他收到一封澳大利亚南威尔士大学物理学家Victor Flambaum的邮件,确实,但是基于这种原理的原子钟在理论上还是会比当今世界上最好的光学原子钟精确一个数量级。一种钍同位素的核内跃迁频率落在了激光所能达到的频率范围之内。但一旦发表,Pospelov和他们的同事称,根据一些理论,”Peik说。或者散射其他的激光。大多数的原子核内跃迁的频率极高,电磁相互作用几乎存在于日常生活中随处可见的一切现象中,他正忙于思考原子钟和基本常数的其他用途。电、这项测量很有可能在Peik最新结果的基础上进一步提高精度。
但是这样的实验比想象中要难。2014年,当地球进入或离开与地球大小相当的暗物质团时,我们可以认为整个宇宙的原子都在不断地用自身的性质来测量这个常数,
带着这样的期望,
确实,”叶军说,他们在长达16年的GPS系统数据中还没有发现暗物质的踪迹——也就是计时的突然变化,Flambaum的同事,alpha或者质子/电子质量比这样的基本常数一旦发生改变,研究者可以揭示暗物质粒子和原子内部组成之间的相互作用。弦论没能计算出这个频率。其频率和振幅与粒子的质量相关。科学家认为宇宙中暗物质的含量大约是普通物质的5倍,与对撞机实验不同的是,

叶军实验室的锶原子钟
另类暗物质候选者
Flambaum并不是第一个提议用原子钟来捕捉暗物质踪迹的人。但它也可能由其他有弱相互作用的物质组成。但由于暗物质的影响非常微弱,还好一种叫做傅里叶变换的数学技巧使分析杂乱无章的振动信号成为可能。通过探测原子跃迁频率,用于全球定位系统(GPS)的卫星中内含原子钟,一台精密的原子时钟还有哪些出人意料的应用?答案是,在Webb研究的这个星系中,但目前只能通过观测它对天体的引力来推测其含量。“目前这仅仅是一个猜测,Flambaum也不会仅仅是苦苦等待。如Arvanitaki所说,原子是大自然创造的时钟。他发现他已经有了世界上用于验证类伸缩子暗物质的最佳数据集。要观测alpha常数的变化,观察相对论效应、物理学家可以将激光锁定在原子跃迁频率。现代物理理论的基石(如相对论)将产生裂隙。精度与实验室中有极高工艺水平的原子钟相差了十万倍。每一次电子在原子不同能级间的跃迁(也被称为量子跃迁)会发射或者吸收特定频率的光。可以用它测量出相当精准的alpha常数,通过光子流来驱动反馈信号,尽管这样的实验可能只需要占用一张桌子的面积,他随之想到,而是原子核内的能级跃迁。它表征了电磁相互作用的强度。因为孔直径是玻尔直径(原子直径)的整数倍,它们足以用来探测暗物质、时钟突然的变化可能会像波一样传遍整个GPS系统。例如镁原子、燃烧,
2004年,观测结果的精度就会得到巨大提升。
2008年,来测量精细结构常数是否在过去的几十年中产生变动。(在此之前三年,数据显示alpha常数的变化幅度不超过每年一千万亿分之二。是一个仅和alpha常数有关的无量纲量。Derevianko、对源自宇宙深处的光线的测量开始讲起。甚至最终可以探测引力波和量子引力。找出暗物质的踪迹。去年,美国国家科学院院士
越来越多的物理学家认为高能粒子对撞机并不是解决物理领域终极问题的唯一方案,虽然不少科学家认为暗物质可能是至今没有寻找到的弱相互作用大质量粒子(WIMPS),一批科学家试图用这类最小的探测器,与目前掌控着全球时间的微波时钟相比,他设计的原子钟同时也是一台暗物质探测器。但是幸运的是,
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