科學家提出用原子鐘網絡來尋找暗物質的新設想

　　暗物質影響著星系的形成，無處不在卻難以捉摸。最近，美國和加拿大物理學家提出，為我們提供城市導航的GPS（全球定位系統）設備有可能成為直接探測和測量暗物質的強大工具。研究小組在今年召開的科學會議上提出了這一理論，被科學團體廣為接受，相關論文提前在線發表于今天的《自然·物理學》雜志上。

　　據物理學家組織網11月17日報道，美國內華達大學科學學院教授安德烈·德拉維安科和維多利亞大學、加拿大理論物理學周界研究所的馬克西姆·珀斯拜洛等人提出了一種新方法，用GPS衛星及其他原子鐘網絡來尋找暗物質，對比各鐘的時間以找出差異。

　　“對于暗物質，我們除了欠缺實體的觀察證據，連它的屬性也不甚了解。有些粒子物理學研究設想，暗物質是由類似重粒子的物質構成，但這種設想未必是真。”德拉維安科說，“現代物理學和宇宙學只能解釋宇宙中5%的普通物質和能量，對剩下的部分還無法解釋。”

　　有證據顯示，在這些神秘物質能量中，暗能量占約68%，剩下的27%就是通常所知的暗物質，雖然人們看不見，也無法直接探測和測量它們。

　　“我們的研究旨在實驗一種探測暗物質的想法，暗物質的組織形式可能是類似氣體的拓撲缺陷大集合，或能量破缺。”德拉維安科說，“我們認為，當暗物質掃過時，用高靈敏原子鐘網絡來探測這些缺陷，就可能探測到暗物質。哪里的鐘出現了不同步，就知道可能有暗物質、拓撲缺陷經過這里。我們的設想是把GPS衛星坐標群作為人類建造的最大暗物質探測儀。”

　　德拉維安科正在與內華達測量實驗室主管杰夫·布萊維特合作，共同分析來自30個GPS衛星的原子鐘數據。關聯原子鐘網絡，如GPS現有的地面網絡，可作為尋找拓撲缺陷暗物質的強大工具。在暗物質影響下，原本同步的鐘會變得不同步，放在不同地方的原子鐘的時間可能出現明顯差異。

　　布萊維特說：“我們知道暗物質一定在那，因為它讓沿星系的光線發生了彎曲，但我們沒有證據顯示它是由什么構成的。如果它不在那兒，我們所知的普通物質是不足以把光線彎曲得那么厲害的。這是科學家知道星系內外有大量暗物質的途徑之一。一種可能是，這種類氣體暗物質不是由普通物質粒子構成，而是宏觀的、時空纖維的缺陷。”

　　布萊維特解釋說：“地球在星系中運轉，會經過這種氣體。對我們來說，就像暗物質構成的星系風吹過地球系及其衛星。當暗物質吹過時，可能會讓GPS系統的鐘變得不同步，這一指標大約持續3分鐘。如果暗物質讓原子鐘的時差超過10億分之一秒，我們就能很輕易地探測到。”