輕粒子

在天文觀察中，科學家獲得一種特殊式樣的伽馬射線圖像，而形成該種圖像的高頻信號所具有的511keV（千電子伏特）能量，是由電子和正電子（和電子相對的反物質）相互湮滅後產生的。

問題是，那些電子和正電子從何而來？科學家曾假設，其來源是宇宙中的“超級”超新星爆發的衝擊波和中子星或黑洞相撞。然而，那些解釋似乎無法令人滿意。英法暗物質探索團隊的科學家們轉而構想，那些電子和正電子也許是由星系中央的暗物質粒子和它們的反粒子相互湮滅後產生的。而要產生在511keV能量段的那種特殊圖像（該能量是一個電子的“靜止能量”），電子和正電子必須在它們碰撞到一起之前慢到幾乎靜止的狀態。這就可以排除多數研究者所假定的暗物質質量比較大的可能。

基本介紹

• 中文名：輕粒子
• 外文名：Leptons
• 解釋：一種特殊式樣的伽馬射線圖像
• 產生方式：電子和正電子相互湮滅後產生的

解析

在天文觀察中，科學家獲得一種特殊式樣的伽馬射線圖像，而形成該種圖像的高頻信號所具有的511keV（千電子伏特）能量，是由電子和正電子（和電子相對的反物質）相互湮滅後產生的。

問題是，那些電子和正電子從何而來？科學家曾假設，其來源是宇宙中的“超級”超新星爆發的衝擊波和中子星或黑洞相撞。然而，那些解釋似乎無法令人滿意。英法暗物質探索團隊的科學家們轉而構想，那些電子和正電子也許是由星系中央的暗物質粒子和它們的反粒子相互湮滅後產生的。而要產生在511keV能量段的那種特殊圖像（該能量是一個電子的“靜止能量”），電子和正電子必須在它們碰撞到一起之前慢到幾乎靜止的狀態。這就可以排除多數研究者所假定的暗物質質量比較大的可能。

實驗

該團隊成員之一、英國牛津大學的丹·胡珀說：“假設暗物質粒子很重，它們將產生高能量電子，因為難以想像那些高能量電子怎么會慢到接近靜止狀態，所以我們不得不認為暗物質粒子非常之輕。”

科學家們所指的“輕”，是只有1到100兆電子伏特，比一個質子要輕10到1000倍。在粒子加速器中，經常產生這樣輕的粒子。科學家們由此斷定，這種粒子在自然狀態中早已顯示出來，只不過以前沒有監測到而已。

為了驗證他們的假設，英法科學家們特別研究了那種特殊式樣的、來自銀河系中央的伽馬射線圖像。它是由歐洲航天局2002年10月發射的伽馬望遠鏡觀察到的。科學家們發現，這種圖像和他們推測的銀河系中央輕暗物質粒子所形成的511keV光譜圖像分布完全一致。由此推論：暗物質是一種輕粒子。

如果暗物質真是由這樣輕的粒子構成的，在地球鄰近的太空中，每立方厘米都會有幾個這種粒子，因此可通過未來基於實驗室的方法檢測到它們，由此也可以驗證英法科學家們的論斷是否成立。