暗物质研究能带来什么样的技术?

由:Patrick j . Kiger

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研究暗物质将增加我们对宇宙的理解,但也可以提供具有实际应用的技术突破。cemagraphics /盖蒂图片社

在南达科他州的布莱克山下面,桑福德地下研究设施的科学家们正在使用一种叫做大型地下氙(LUX)探测器搜寻粒子的暗物质这种神秘的物质被认为是宇宙中大部分物质的来源。在这个巨大的装置里,一个钛容器里装有三分之一吨的液态氙,一组敏感的光探测器等待着暗物质粒子与氙原子碰撞并发出微弱闪光的时刻。

为了捕捉到微弱的信号,LUX被放置在一英里厚的岩石层下,这将有助于保护它免受宇宙射线和其他可能干扰信号的辐射。

到目前为止,LUX还没有探测到暗物质。但是,通过一套新的校准技术来提高探测器的灵敏度,研究人员希望很快就能最终发现暗物质。布朗大学的物理学教授Rick Gaitskell说:“至关重要的是,我们要继续提高探测器的容量。新闻稿

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黑暗的起源

如果科学家最终确定了暗物质粒子,这将是上世纪30年代研究的高潮。这时一位瑞士天文学家命名弗里茨确定一个遥远的星系团的旋转速度,就表明它们包含的质量比从它们发出的可观测光所显示的质量要大得多。

从那以后,科学家们一直在寻找暗物质,并试图弄清楚它到底是什么。近年来,研究人员依赖的工具从欧洲的原子-大型强子对撞机美国国家航空航天局的轨道钱德拉x射线天文台。

假设研究人员最终掌握了暗物质的本质,另一个问题可能会出现:人类是否有办法利用它?这项研究仅仅是为了帮助我们理解宇宙,还是我们可以开发一些适用的技术?

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实际应用

纽约大学出身的物理学家在2009年的一篇论文中提出了一种可能性贾,可能是利用了暗物质作为能源为执行超长任务的航天器提供动力。

刘的概念是基于一个尚未证实的假设,即暗物质是由不带任何电荷的中微子组成的。中微子也是反粒子,这意味着当它们在合适的环境下碰撞时,它们会相互湮灭,并将它们所有的质量转化为能量。

如果这是真的,一磅暗物质产生的能量几乎是炸药当量的50亿倍。是的,十亿。"根据刘的论文,这意味着暗物质反应堆将有足够的动力推动火箭飞船穿越宇宙,而足够大的核心可以使飞船以接近光速的速度加速。

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到达星星

作为一个《新科学家》的文章细节上,刘的暗物质引擎将与传统火箭非常不同。从本质上讲,它是一个带有门的盒子,门会朝着火箭运动的方向打开,以吸收暗物质。当暗物质进入盒子时,门会关闭,盒子会收缩以压缩暗物质并增加湮灭的速度。一旦粒子转化为能量,门就会再次打开,能量推动飞船前进。这个循环将在整个太空旅行中重复。

暗物质引擎的一个优点是,宇宙飞船不需要携带太多的燃料,因为它可以从宇宙部分地区丰富的暗物质中收集更多的燃料。火箭的速度越快,它吸收暗物质的速度就越快,加速的速度也就越快。

一艘100吨(90.7吨)的火箭飞船理论上可以在几天内接近光速。这样一来,就可以节省旅行所需的时间比邻星它是离我们太阳系最近的恒星,从数万年到5年不等。

除此之外,当然还有技术和发明这些都是未知的,似乎是不可能的,直到我们意识到它们是可能的。

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