京都大學和合作機構的科學家利用地球磁場和大气层作為大規模探測器,以搜尋暗物質,特別是超輕量級軸子和暗光子。這項研究利用十年的磁數據進行,揭示了幾項引人入勝的信號,需要進一步調查。
研究的通訊作者樽矢篤志解釋了團隊的方法:「我們問自己是否可以使用地球本身作為一個巨大的探測器來進行搜尋。」研究人員利用地球-電離層空腔,它自然地與電磁波共振,以放大可能與這些超輕量級粒子相關的信號。這種方法克服了傳統實驗的局限性,傳統實驗依賴於較小的實驗室磁場。
該團隊開發了一個新的理論框架,以將搜尋範圍擴展到更高的頻率,克服了以前的限制,這些限制將分析限制在 1 Hz 以下的頻率。他們的計算表明,地球-電離層空腔可以在 8 Hz 附近放大信號,從而實現高達 30 Hz 的可靠預測。該模型還預測軸子信號會因地理位置而異,在東南亞最強,而暗光子信號應在全球範圍內保持一致。
利用十年的磁數據,研究人員識別出幾個無法解釋的暗光子信號。該研究也顯著提高了超輕量級軸子的限制。據估計,暗物質約佔宇宙總能量內容的四分之一,但其組成仍然未知。超輕量級軸子和暗光子是兩個主要的假設候選者,比電子輕約 19 到 21 個數量級。
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