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PAMELA和费米带来的激动
PAMELA负载卫星于2006年升空,科学目标就是试图发现正电子数量超过预期,证明其与暗物质的理论相吻合。
理论界普遍认为,两个暗物质粒子碰撞后湮灭,会产生普通的物质粒子,如电子和它的孪生兄弟正电子,而电子—正电子系统也最适合研究普通物质与反物质的结合。在碰撞湮灭过程中所释放出来的能量,可以根据爱因斯坦的质能方程算出E=mc2算出,即这些粒子的能量,基本上等于原来的暗物质粒子的质量乘以光速的平方。
当年,PAMELA卫星探测到正电子尖状物通过特定的能谱冲向大量电子时,物理学家们激动不已,但彼时还不能确定这就是暗物质粒子湮灭的证据,科学家们还必须排除产生这些正电子的其他可能——譬如脉冲星和中子星。
此次,美国斯坦福大学物理学家根据PAMELA卫星2008年的观测结果瞄准并校正那个正电子信号。他们利用的方法是,使用地球本身作为一个粒子过滤器,从而在只有电子或只有正电子通过地球磁场时去观察。
研究结果表明,正电子相对丰度上升至200亿至1000亿电子伏特,且可继续增强至2000亿电子伏特,这是人们首次发现的现象。而正电子信号作为暗物质的遗迹,弱相互作用粒子(WIMP)的质量将至少是质子的100倍,而NASA的费米望远镜得到的宇宙射线光谱数据,提供了计算弱相互作用粒子质量的可能。结论正在许多理论预测范围内,研究人员最终证实了PAMELA卫星的结果。
(来源:科技日报)