《自然》盘点既不能证实也无法搁置的六项研究
时间:2017-12-07

  “自然”清单既不肯定也不能搁置的六项研究

  大自然已经梳理了一些物理学,天文学和宇宙学。研究人员发现,研究人员已经独立工作了很多年,他们发现自己总是很眩目。

  当科学结果显示真正新的东西时,后续的实验要么确认它呈现教科书,要么证明它是一个异常测量或一个试验错误。但是,一些研究结果似乎总是夹在两者之间。即使试图重现这些结果几乎是无效的。欢迎来到僵尸物理世界。

  刚过去的万圣节,“自然”杂志梳理了一些物理学,天文学和宇宙学,发现研究人员已经独立多年,发现自己总是很眩目。

  邪恶轴心

  大爆炸的暗淡余辉,被称为中巴,在各个方向上几乎都是一样的。从一点到另一点,它的温度变化不到十万分之一。宇宙学家预测,这些微小的温度差异是随机分布的,但是当美国航天局的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)卫星在2003年测量了中巴,并在不同尺度上描绘出这些波动时,出现了一些意想不到的模式。南半球;天空大部分地区的波动远小于预期;一些天平似乎排列在一个特定的方向上,形成所谓的邪恶轴心。

  一些科学家认为这些特征可能是WMAP测量的伪像。然而,这些反常现象在WMAP进一步的观测中,以及随后的欧洲空间局的普朗克任务中一直拒绝离开,我想他们已经是僵尸了10年了,肯德里克·史密斯是滑铁卢普朗克理论物理研究所的一名宇宙学家加拿大说。

  在包括史密斯在内的一些人看来,这些特征随机出现的机会可能比直觉的要高,因为那些已经观察到的特征只代表了所有可能的奇怪现象的一小部分。其他人正在寻找这些意料之外的模式的解释:特别是冷点与巨大的宇宙空间有关。史密斯表示,进一步的测量来衡量CMB极化将有更高的准确性,揭示谁是正确的。

  季节幽灵暗物质

  就像一道穿透墙壁的幽灵般的风,银河中的暗物质继续向四面八方渗透地球,甚至人体。这种物质被认为占据了大约85%的宇宙材料,但从未被明确地检测到。然而,20世纪90年代后期以来,物理学家们尝试使用DAMA(意大利萨索山地洞穴地下实验室),发现含有碘化钠晶体的暗物质可能会相互作用。这些信号的强度根据季节变化而变化,这是可以预料到的,因为当地球围绕太阳旋转时,它相对于周围暗物质的速度应该改变。

  然而,还有其他现象随季节而变化,并可能产生错误的结果。随后的试验几乎完全破坏了DAMA研究人员没有发现暗物质的迹象,或者他们发现的微弱迹象并不令人信服。然而,DAMA项目继续积累证据,认为暗物质已被发现。

  没有人对测试正在检测的季节性波动产生争议。然而,这些变化是由暗物质还是其他因素造成的,目前还不清楚。在南半球与季节相反的情况下,两个精心策划的实验可能会带来答案:一个名为DM-Ice的测试将在南极冰盖展开,另一个将在澳大利亚Stawell的地下分级实验室进行。

  发光的银河传说

  太空中显示更多的暗物质。 2009年,两位物理学家从美宇航局费米伽马太空望远镜的数据中发现了一道神秘的光线。他们认为,这种电磁辐射可能是暗物质粒子聚集在银河系中心附近,然后相互碰撞破坏的结果。它以光线的形式存在,似乎超越了已知光源应该产生的物质范畴。

  从那时起,一些团队提出了其他非暗物质的光线解释,最新的观点是它来自死恒星的剩余脉冲星。然而,研究人员发现,暗物质的解释总是又一次又快又爬。在过去的几个月中,荷兰阿姆斯特丹大学的理论天体物理学家克里斯托夫·温格(Christoph Weniger)在与其他人合着的论文中显示了支持和反对暗物质来源的证据。我只是想澄清发生了什么。温尼格说,目前他略微倾向于解释脉冲星。

  加州大学欧文分校的物理学家Simona Murgia表示,费米团队期待已久的正式分析结果表明,这种物质的来源尚未解决。最后,我们也观察到了很多神秘的光芒。 Murgia说虽然我们不能确定它是否是一个暗物质。

  恶魔质子差异

  鉴于质子是宇宙中最常见和最受研究的粒子之一,人们期望物理学家能够完全理解粒子的大小。然而,2010年,德国马克斯 - 普朗克量子光学研究所的Randolf Pohl和他的团队测量了质子半径,发现它比以前预测的要小4%,该团队利用了一种新技术来取代氢原子中的电子带负电的粒子称为介子,然后测量在单质子核附近的高能轨道上撞击介子所需能量的细微变化,这种变化对质子半径非常敏感,比电子介子大200倍使其成为数百万次的简单测量。

  在2013年,另一项使用介子技术的研究证实了这种与以前对质子尺寸估计的差别。以前的测定涉及电子而不是介子。研究人员试图找到介子技术的缺点,但现在已经被抛弃了。没有人质疑这个测试。波兰华沙大学理论物理学家Krzysztof Pachucki说。

  同时,没有人能根据电子测量发现任何错误。下一组要进行的实验可以解决这个问题。伊利诺州阿贡国家实验室物理学家约翰·阿灵顿(John Arrington)说,这是一个我们很快就要打败的僵尸。

  邪恶的我的上帝粒子

  超高能宇宙射线的能量比最强大的人造加速器所产生的能量高出数千万倍,迄今为止还没有一个宇宙中已知的现象可以产生它们。在2007年,Pieoyorg天文台似乎正在发现这些上帝粒子的来源,有时被称为我自己的。研究人员发现,这些射线似乎集中在特定星系附近的热点上,这表明它们可能来自于阿根廷超大质量黑洞周围的过热物质。银河系中心,但由于天文台积累了更多的数据,这个环节被削弱了。

  就像我们上帝粒子可能存在一个热点的观点似乎已经被抛弃一样,在北半球的一个新的热点被在犹他州的一个日本小型的实验检测到,但是,两三次这样的事件,寻找答案可能需要一段时间,为了加速,合作小组计划将望远镜阵列扩大近4倍,占地面积约2500平方公里,项目预计需要三年来完成。

  大G常数的永恒波动

  重力到底是什么?令人惊讶的是,物理学家仍然不能同意大G常数的价值。它在牛顿万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论中可以追溯到1687年。在不同的实验技术中发现了相反的价值。基于量子物理的实验的加入似乎使差异变得更糟。

  目前正在采取行动,将世界各地的实验室联合起来寻找解决方案。然而,美国国家科学基金会的原子,分子和光学测试物理学主任约翰·吉拉比(John Gillaspy)认为,需要新的想法。明年,NSF将资助一场头脑风暴会议。届时,来自不同物理分支的研究人员将花一个星期的时间试图提出处理这种差异的策略。

  这种差异可能不是指测量问题,而是一个全新的问题。一些物理学家认为,不同的技术会产生不同的结果,因为与重力相关的物理需要纠正。如果是这样,这个僵尸可能是一个变相的美丽的新生命形式。

  (宗华)

  “中国科学”(2015-11-09第3版国际)