科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

來(lái)自英國(guó)倫敦國(guó)王學(xué)院、美國(guó)哈佛大學(xué)及加州大學(xué)伯克利分校等多個(gè)機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在《自然》雜志上最新發(fā)表了一篇論文，介紹了他們認(rèn)為迄今為止最精準(zhǔn)的暗物質(zhì)探測(cè)器的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。這種被稱(chēng)為“宇宙射電”的探測(cè)器有望在未來(lái)15年內(nèi)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的存在。

暗物質(zhì)約占宇宙質(zhì)量的85%，但它的真實(shí)身份仍然是一個(gè)謎。軸子作為暗物質(zhì)的主要候選者之一，是一種微小且相互作用較弱的粒子，被認(rèn)為是造成宇宙中引力效應(yīng)的原因之一。軸子具有波一樣的特性，但其在電磁頻譜上的確切頻率尚未被確定，估計(jì)可能從人類(lèi)能聽(tīng)到的千赫茲頻率到非常高的太赫茲頻率不等。

團(tuán)隊(duì)描述了該探測(cè)器如何工作：當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸子的頻率時(shí)，它會(huì)向科學(xué)家發(fā)出信號(hào)。這一探測(cè)器基于軸子準(zhǔn)粒子（AQ），并以特定頻率與軸子發(fā)生共振，當(dāng)達(dá)到匹配頻率時(shí)，會(huì)釋放出極其微弱的光信號(hào)。許多科學(xué)家認(rèn)為在最高的太赫茲頻率范圍內(nèi)尋找軸子最有希望，因?yàn)锳Q也將在該頻率范圍內(nèi)運(yùn)行。

團(tuán)隊(duì)相信，在未來(lái)5年內(nèi)通過(guò)制造更大規(guī)模的AQ材料，可以構(gòu)建出一個(gè)功能齊全的探測(cè)器。之后，預(yù)計(jì)再花費(fèi)10年時(shí)間來(lái)掃描被認(rèn)為含有暗物質(zhì)的高頻段頻譜，以期最終發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)。

為了創(chuàng)建這些準(zhǔn)粒子，團(tuán)隊(duì)使用了碲化錳鉍，這是一種因其獨(dú)特的電子和磁性而著稱(chēng)的材料。團(tuán)隊(duì)將其剝離至僅有幾層疊加的二維材料狀態(tài)，以便精確調(diào)整其屬性，并觀察其如何與其他量子實(shí)體如軸子進(jìn)行互動(dòng)。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著在探索暗物質(zhì)之謎方面邁出了重要一步。