从未探测到的引力波暗示暗物质

在西澳大利亚运行的一种新型引力波探测器记录了两个罕见的事件，它们可能是暗物质或原始黑洞的信号。这些高频引力波超出了大多数探测器的探测范围，以前从未被记录过。

引力波是时空结构中的涟漪，由爱因斯坦在一个多世纪前首次预测，但直到 2015 年才被直接探测到。 此后的几年里，已经进行了数十次探测，主要是由 LIGO 等设施进行的，它可以探测具有频率的波7 kHz 和 30 Hz 之间。这在由黑洞和中子星碰撞等灾难性事件产生的波的范围内。

但预计引力波也会超出该范围。目前有两个实验正在寻找可以代表其他宇宙事件或物体的非常高频的波。现在已经为其中一个实验返回了第一批数据，其中包括两个特别感兴趣的检测。

该项目由 ARC 暗物质粒子物理卓越中心 (CDM) 和西澳大利亚大学共同运营，它基于一种独特的引力波探测器，称为体声波 (BAW) 谐振器。

该实验使用了一个石英晶体盘，当声波通过它时，它会以高频振动。这会产生电荷，可以被压在石英盘上的两个导电板拾取。然后，该信号通过超导量子干涉设备 (SQUID)，该设备将信号放大，以便检测器接收到该信号。

然后整个东西被包裹在几个辐射屏蔽内，以防止来自外部电磁辐射的干扰，并过冷到几乎绝对为零以减少信号中的噪声。这允许设备检测 MHz 范围内的频率。

BAW 实验在 2019 年的两次独立运行中进行了 153 天，在这段时间里，科学家们观察到了两次罕见的事件，第一次发生在 5 月 12 日，另一次发生在 11 月 27 日。这两个事件的频率都在 5 MHz 左右。

确切的信号可能是什么仍然未知，但有一些令人兴奋的可能性。假设原始黑洞是在大爆炸的几毫秒内产生的，并且可能成为星系中心超大质量黑洞的种子。高频引力波可能是由这些原始黑洞之一发出的，但尚未最终证明其存在。

另一种可能性是信号来自穿过仪器的暗物质粒子云。这种奇怪的东西被认为遍布宇宙，并且只能通过其强大的引力影响与常规物质相互作用。

确认任何一种情况都将是物理学的一个巨大突破，但现在值得保持冷静。该团队表示，信号也可能远没有那么令人兴奋，例如带电粒子的干扰、机械应力、随机原子过程或流​​星事件。

该研究的作者威廉坎贝尔说：“令人兴奋的是，这一事件表明新探测器很灵敏并为我们提供了结果，但现在我们必须确定这些结果的确切含义。”

除了弄清楚这一点之外，该团队还表示，该技术的未来版本将搜索更高频率的引力波，并比较多个探测器的结果以消除干扰。

“下一代实验将涉及构建探测器的克隆和对宇宙粒子敏感的 μ 子探测器，”坎贝尔说。“如果两个探测器发现引力波的存在，那将是非常令人兴奋的。”

这不是常规范围之外的第一次检测。其他团队已经接收到频率极低的信号，这可能是由不同类型的暗物质或宇宙的背景“嗡嗡声”引起的。

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