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利用一種專門設(shè)計的3D打印真空系統(tǒng)，英國諾丁漢大學(xué)物理學(xué)院的科學(xué)家開發(fā)出一種通過探測疇壁來“捕捉”暗物質(zhì)的新方法，有望在理解暗能量和暗物質(zhì)方面邁出重要一步。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《物理評論D》上。
探測暗物質(zhì)的一種方法是引入標(biāo)量場粒子。在某些理論模型中，暗物質(zhì)可以通過標(biāo)量場與普通物質(zhì)相互作用。這些模型假設(shè)有一種新的標(biāo)量場在普通物質(zhì)和暗物質(zhì)之間介導(dǎo)相互作用，從而解釋暗物質(zhì)的存在及其與普通物質(zhì)的間接相互作用。
研究人員基于這一理論構(gòu)建了3D真空系統(tǒng)，這個系統(tǒng)具有雙阱勢和直接物質(zhì)耦合的光標(biāo)量場，會經(jīng)歷密度驅(qū)動的相變，從而形成疇壁。疇壁是宇宙中可能存在的一種拓?fù)淙毕荩窃谟钪嫦嘧冞^程中形成的。它們被認(rèn)為是由不同相的區(qū)域之間的邊界構(gòu)成的，可以在宇宙初期的高能物理條件下形成。
隨著密度降低，缺陷就會形成。這類似于水結(jié)冰的過程：在凍結(jié)時，水分子隨機(jī)排列形成晶體結(jié)構(gòu)，不同分子的排列方式不同，就產(chǎn)生了斷層線。當(dāng)密度變低時，類似的情況也會發(fā)生在標(biāo)量場中。雖然無法肉眼看到這些斷層線，但如果粒子穿過它們，可能會改變軌跡。這些缺陷就是疇壁，可以證明標(biāo)量場理論。
為了檢測這些缺陷或疇壁，研究人員構(gòu)建了特別設(shè)計的真空系統(tǒng)，利用它模擬氣體密度逐漸降低的環(huán)境。他們將用激光將鋰原子冷卻到接近絕對零度（-273℃）。在這種溫度下，原子具有量子性質(zhì)，使得分析更加精確和可預(yù)測。如果疇壁存在，它們可能會影響超冷鋰原子的行為，從而提供檢測到的暗物質(zhì)的線索。
研究人員表示，這種3D打印真空容器使用疇壁理論計算構(gòu)建，他們認(rèn)為，該容器具有捕獲暗物質(zhì)的最理想形狀、結(jié)構(gòu)和質(zhì)地。該系統(tǒng)耗時3年建成，預(yù)計將在一年內(nèi)獲得實(shí)驗結(jié)果。