暗物质有可能藏在地球内部？地球本身就是暗物质探测器？

zyby

众所周知，宇宙中的物质远比我们所看到的要多得多，但是其中有某种形式的物质对我们来说是完全看不见的，科学家给它命名为暗物质。暗物质是我们宇宙的假想组成部分，它可以用来解释恒星和星系的许多奇怪行为。

但是无论暗物质是什么，它都是一种不与光相互作用的新粒子，这意味着它不发射、吸收、反射或折射电磁辐射。这意味着我们看不到它，对我们来说，它完全是一种未知的存在。

为了找到暗物质，科学家通过各种方法直接或者间接搜索暗物质的蛛丝马迹，奈何未能如愿，只是知道这一种物质存在，但我们仍然不知道它是由什么构成的。分散在世界各地的探测器已经运行了几十年，试图捕捉路过的暗物质粒子的微弱踪迹，但毫无效果。

即便我们通过各种天文观测知道了暗物质的存在，但是恒星绕星系中心旋转的速度太快了，而星系在星团内部的旋转速度也太快了，人类诞生的太晚了，宇宙中的大型结构出现得太早了，我们无法捕捉到早起宇宙的神秘组合。

到目前为止，我们知道暗物质存在的唯一途径是通过引力。尽管暗物质具有看不见的超能力，但它仍然有质量，这意味着它可以拖曳和塑造宇宙中最大的物体，因此我们可以通过更明亮的恒星和星系的运动来揭示它的存在。但是近日有一项研究表明，暗物质之谜的答案可能就在我们的脚下，最好的暗物质探测器可能是地球本身！

寻找暗物质——在地球内部

为什么科学家会这样认为呢？这实际上和暗物质的候选粒子有一定关系。我们知道，粒子物理学家一直在制造新的粒子，作为新物理学理论的结果，其中一些符合暗物质可能存在的条件。最有希望的候选者是一种被称为WIMP的粒子，这是一种弱相互作用的大质量粒子。

“弱相互作用”部分并不仅仅意味着粒子是弱的，它意味着暗物质偶尔会通过弱核力与正常物质相互作用。但正如它的名字所暗示的那样，弱核力并不是最强的，而且它的射程很短，使得这些相互作用非常罕见。

但是“罕见”并不意味着“从不”。科学家推测，可能数十亿甚至数万亿的暗物质粒子正在你体内游动。但由于暗物质几乎察觉不到正常物质，因此你根本感觉不到它。所以在你开始看到它的引力效应之前，也就是暗物质有所动作之前，就必须进行大规模的测量。

然而，暗物质粒子在弱核力的作用下失控并与正常物质粒子发生相互作用的情况非常罕见，确切地说，目前还不知道这种情况有多罕见，因为其中涉及到能量的转移。比如，暗物质粒子作用于正常粒子，让正常物质动起来，而这个行为是我们可以探测到的。但由于它如此罕见和脆弱，我们的探测尝试还没有被证明是有效的。我们需要体积很大的大型探测器，而且因为这种相互作用非常罕见，所以要么建造一个巨大的探测器，要么等上几百年才有好运气捕捉到这一现象。

更重要的是，我们必须把这些探测器埋在地下深处，最好在地表下2公里。这是因为有很多的亚原子反应发生，其他高能粒子,如中微子和宇宙射线,也会导致类似的撞击，我们需要在它们撞击探测器之前使用大量的岩石来吸收它们，如果我们确实看到信号，那么我们就有理由猜测它有可能是由暗物质引起的。回归现实，几十年来，我们一直在建造更大的探测器，并仔细观察，但到目前为止，我们还没有找到任何合适的探测器。

最大的暗物质探测器：地球

但是考虑到我们生存的环境，比如工程和成本的限制，我们制造暗物质探测器的规模是有限的。不过值得庆幸的是，根据一项新研究，有一个巨大的暗物质探测器，它已经收集了数百万年的数据，它就在我们的脚下，它就是地球。

科学家解释，地球地壳本身就是一个巨大的暗物质探测器，当游离的暗物质粒子与岩石内部的正常物质相互作用时，一个质子或中子就会被撞散，从而改变撞击点附近岩石的化学成分，甚至有可能让粒子飞起来，留下一个微小的疤痕。

当然，如果有条件，我们可以深度挖掘可以探测到地壳的某些部分，深度是目前暗物质探测器探测深度的两倍以上，这有望使探测结果更不受宇宙射线和其他有害粒子的干扰。因为那个深度的岩石存在了数百万年，甚至数亿年，它们一直记录着暗物质之间的相互作用，这远远超过了我们在实验中所能做到的时间。所以想要探测它们很简单，挖出一堆纯度较高的岩石，用细齿显微镜仔细检查，寻找任何亚原子反应的迹象。

当然，这里有一个问题，我们知道地球岩石自然含有一些放射性元素，放射性衰变会产生类似的特征。为了解决这个问题，研究人员建议深入研究海洋地壳，因为海洋地壳比大陆地壳纯净得多。有了这一点，我们就可以很容易地得到一个超级探测器，因为即使是一公斤重的岩石也能超过目前世界上最好的探测器的灵敏度。

所以现在剩下的就是，行动！

原文地址：今日头条