四川
宇宙的大部分，我們根本看不見。按照目前最主流的宇宙學模型，普通物質，也就是所有恒星、行星、你身體里的每一個原子，加在一起只占宇宙總質量的約4%。剩下將近96%，由暗能量和暗物質構成。
現在，來自德國美因茨約翰內斯·古騰堡大學、美因茨亥姆霍茲研究所和PRISMA++卓越集群的研究團隊，用一個極性分子的精密測量結果，為這個懸案打開了一扇新的窗口。他們的研究成果發表在頂級期刊《物理評論快報》上，首次對一類此前完全未被探索的相互作用施加了實驗約束，而這類相互作用，正是某些暗物質候選粒子存在的可能信號。
粒子物理學中有一個覆蓋極廣的理論框架，叫做"粒子物理標準模型"，它描述了構成物質的基本粒子以及它們之間的相互作用，預言了包括希格斯玻色子在內的大量實驗結果，精準程度令人嘆服。
然而標準模型有一個眾所周知的缺陷，它對暗物質沒有任何解釋。
為了彌補這個缺口，理論物理學家提出了種種擴展模型，其中一個頗受關注的候選者叫做"Z'玻色子"，讀作Z撇玻色子。它是一種假想的新粒子，被認為可能是弱相互作用之外的額外媒介，也是部分理論框架中暗物質粒子與普通物質發生聯系的橋梁。
問題在于，之前無論是實驗室實驗還是宇宙學觀測，都沒有專門探測過Z'玻色子對電子與原子核之間相互作用的影響。這道門縫，在物理學界存在了相當長的時間，卻被大多數研究者忽視。正如研究團隊青年研究組組長康斯坦丁·高爾博士所說："這些結果填補了物理學中一個重要的盲點，這種相互作用機制此前無論是實驗室實驗還是宇宙學數據都未曾探索過。"
研究團隊選擇的探測工具，是一種名為一氟化鋇（BaF）的雙原子極性分子。
這個選擇背后有深刻的物理邏輯。極性分子內部存在極強的電場，它能夠自然放大極其微弱的物理效應，讓原本難以察覺的相互作用信號變得可測量。高爾形容得很形象："極性分子就像強大的實驗室，可以用來探測那些科學本身無法直接觀測到的新力。"
研究團隊重新分析了BaF分子中已有的精密測量數據，這批數據的原始來源涉及原子超精細結構的測量，即原子能級中由電子與原子核相互作用產生的極細微能量分裂。利用美因茨大學超級計算機MOGON 2進行大規模數值計算，他們從這批現有數據中提取出了Z'玻色子對上述相互作用貢獻的約束條件，實現了對這片此前完全空白區域的首次邊界劃定。
此外，團隊還通過銫-133原子的實驗數據進行了交叉驗證，得到了類似的約束結果。但分子方法的一個突出優勢在于，對雙原子分子的分析不依賴核理論，因此不受復雜核物理計算帶來的不確定性干擾，結果可以更加干凈和精確。這與傳統原子實驗方法相比，是一個方法論層面的顯著進步。
更令人期待的，是這項工作所開啟的未來空間。高爾明確表示，下一代使用BaF等重雙原子分子的精密實驗，有望將探測靈敏度再提升100倍，使科學家能夠更深入地探索標準模型之外的未知領域。100倍這個數字，意味著如果Z'玻色子或類似的暗物質媒介粒子真的存在，下一代實驗將有實質性機會捕捉到它們的蹤跡。
宇宙的黑暗，也許會被一個小小的極性分子，一點一點地照亮。
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
