科学家将地球用作暗物质探测器
京都大学、广岛大学和日本大学的研究人员将地球磁场和大气层用作行星级探测器,以寻找超轻暗物质。据ScienceDaily报道,对地磁数据的分析使研究人员能够加强对轴子与光相互作用的限制,并发现了数个暗光子信号候选。
地球与电离层之间的谐振腔
科学家研究了两种假设的暗物质候选粒子——超轻轴子和暗光子。在所考虑的质量范围内,这些粒子将比电子轻约19至21个数量级。
地球表面与电离层之间的空间能够与电磁波发生共振。作者开发了一种考虑大气电导率的理论模型。根据他们的计算,地球—电离层腔体可以增强接近8赫兹的信号,而该模型能够可靠地分析最高约30赫兹的频率。
此前的理论方法只能可靠地描述低于1赫兹的频率。新模型还预测了可能信号之间的差异:轴子信号会取决于观测地点,并在东南亚最强;而暗光子信号在世界不同地区的强度应几乎相同。
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地磁数据分析
该团队分析了英国地质调查局埃斯克代尔缪尔观测站在2012年至2022年间收集的约十年地磁场测量数据。研究人员首先从数据中剔除了人为噪声源,随后在狭窄的频率范围内寻找暗物质可能在较长时间内产生的稳定信号。
将地球用作特定轴子质量范围的探测器,使研究人员能够对其与光的相互作用设定限制,这些限制比此前最佳地面实验结果严格约100倍。这些限制也与从钱德拉和NuSTAR天体物理X射线观测中获得的限制相当,不过这类天体物理限制取决于理论假设。
暗光子信号候选
在寻找暗光子的过程中,研究人员发现了数个候选信号,它们可能与暗物质有关。同时,这些信号的来源目前尚不清楚,且尚未被证实为暗物质存在的证据。