一种可以探测太阳内部暗物质的方法

美国和日本的天文学家发现，在太空中放置几个超精密原子钟和量子传感器，可以探测到太阳内部或附近存在的所谓轴子，即暗物质的超轻粒子。发射带有类似仪器的探测器的计划已在《自然天文学》杂志上的一篇科学论文中披露。

研究人员写道：“我们建议在太阳附近发射SpaceQ任务，该任务将由一个或多个装有超精密原子钟和量子传感器的探测器组成。他们的测量将有助于我们了解太阳内部及其附近是否存在我们看不见的超轻暗物质粒子团。”

尽管科学家们对暗物质的存在毫不怀疑，但它的性质现在越来越成为物理学家激烈争论的话题。事实上，在过去的二十年里，研究人员没有发现任何迹象表明它是由所谓的WIMP组成的，即超重型和冷粒子，除了吸引可见的物质团外，没有任何表现。

他们不成功的搜索使许多宇宙学家认为，暗物质实际上可能由所谓的轴子组成，超轻粒子在质量和性质上与中微子相似。他们的第一次搜索也失败了，但两年前，Xenon 1T探测器发现了这种形式暗物质存在的第一个潜在证据。然而，今年，科学家们在分析了更强大的Xenont安装的第一批数据后对这些发现提出了质疑。

对暗物质的新探索

正如美国纽瓦克特拉华大学教授玛丽安娜·萨夫罗诺娃（Marianne Safronova）领导的一个物理学家小组所指出的那样，在寻找地球上重、轻暗物质方面的失败促使科学家们在地球之外寻找它的可能来源。其中最接近的是太阳，根据一些理论家的说法，太阳内部和周围可能会聚集一些特定的轴子变体。

物理学家们指出，这些看不见的暗物质粒子的堆积将以特殊的方式影响时空结构，并以类似的方式影响某些基本常数。这些变化可以通过跟踪超精密原子钟的工作方式来捕捉，这些原子钟定期接近和远离轴子团。

基于这些考虑，科学家们计算了如果在太空探测器上安装几个原子钟和相关的量子传感器，这些异常可以在多大程度上被检测出来。这些计算表明，现有原子钟的改进版本可以用于寻找非常广泛的质量和能量范围内的轴子。

科学家们指出，要做到这一点，就必须将它们的载体发送到太空中靠近太阳的区域，这些区域距离太阳的距离大约是水星的三倍。在这种情况下，物理学家表示，假设的SpaceQ任务的探测器，如萨夫罗诺娃教授和她的同事命名的项目，不仅可以检测轴子或排除它们的存在，还可以以创纪录的精度测试爱因斯坦广义相对论的某些方面。