暗物质搜索使用创意无限的GPS技术

　　GPS卫星在航海等交通运输中发挥了关键性的导航作用，研究人员现在考虑将GPS导航技术应用到对未知目标的探索之中，他们设想了用GPS卫星数据寻找神秘的暗物质踪迹。天体物理学家相信，暗物质隐藏在黑暗角落，遍布于无限广阔的宇宙空间，正是暗物质体系支撑了庞大的宇宙星系结构，暗物质构成了可见物质体系背后的钢铁骨架。
　　宇宙物理学家估算，暗物质数量几乎相当于可见物质数量的六倍，经过十多年的艰难搜索，科学家到目前为止收获甚微，没有找到暗物质活动的直接证据。在间接观测的基础上发现了暗物质存在的证据，暗物质对星系和其它天体施加了引力作用。离开暗物质额外引力作用的宇宙星系是不可想象的，聚集成团的星系结构不可能构造成钢铁长城。
　　目前，物理学家不知道暗物质的基本构成，有些物理学家推测，暗物质由不可见的物质粒子构成，暗物质与可见物质粒子几乎不发生任何作用，暗物质因此可不见、难以探测。位于里诺的内华达大学的物理学教授安德烈德列维恩科和位于不列颠哥伦比亚的维克多利亚大学的物理学和天文学教授马克西姆帕斯伯洛夫在暗物质的研究领域有了新的思路，共同合作的两位研究员认为，暗物质不是完全由粒子构成的。暗物质研究耗费了大量经费，暗物质实验以搜索暗物质粒子为目标导向，经常遭遇竹篮打水一场空的情形。
　　两位物理学家假设，暗物质可能与某种拓扑缺陷有关，拓扑缺陷与物质粒子无关，它是时空纤维结构的裂缝，而时空裂缝可能得到修复，移动的暗物质团块可能干扰了GPS卫星和原子钟的运行。如何搜索理论推测的暗物质裂隙和团块，两位科学家带领了一支科学家团队，他们使用了位于里诺的大地测量实验室收集的GPS数据，大地测量实验室的功能十分强大，在世界12000多个GPS站点收集数据，科学团队特别关注为导航服务使用的原子钟和GPS卫星数据。
　　GPS卫星飞行在地球轨道，在地面的网络系统设置了同步时钟，假定有暗物质团块的移动，它们对天上和地下的两个原子钟产生了干扰。两个原子钟在暗物质的干扰下失去了时间的同步性，反之，当两个原子钟失去了时间同步性时，可以判断暗物质的飘过或带有拓扑缺陷的暗物质经过。科学团队设想了用GPS卫星群搭建世界上最大的暗物质网络探测器。无需太多移动的暗物质团块，原子钟去同步效应达到了略大于十亿分之一秒的效果即可。
　　假设的暗物质团块以不同的速度在太空穿越，但以不同速度在太空移动的其它物理现象也可能引起相似的去同步效应，比如：太阳耀斑，团队成员需要剔除其它物理因素带来的干扰，不同物体的移动速度会引起两个原子钟不同的去同步效应。位于俄亥俄州克利夫兰的凯斯西储大学的物理学和天文学教授格伦斯塔克曼不是科学团队的成员，他表示有必要在标准模型的范围搜索暗物质的痕迹，标准模型是粒子物理学的主流理论，指明了宇宙行为的法则和应有状态，科学家首先考虑了对暗物质粒子的搜索，而不是把对暗物质团块的搜索放在首位。
　　以标准模型理论为依据开展的暗物质粒子搜索多数以失败告终，国际科学家通过地下粒子探测器进行搜索，在欧洲大型强子对撞机（LHC）的实验中似乎出现了暗物质痕迹，LHC实验项目的科学家初步发现了躲躲闪闪的希格斯粒子，但暗物质粒子始终在科学家的视野之外。位于伊利诺伊州的费尔米加速器实验室的研究人员丹胡珀解释说，使用GPS技术搜索暗物质团块，这是一种不同寻常的构想，替代了暗物质由什么构成的研究思路。未来的几年，各国物理学家很难发现暗物质粒子的踪迹，有必要寻求其它的物理思路和搜索方法。
　　（编译：2014123）
　　网页链接