WTF？！暗物质粒子被发现了？？

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按：本专栏独家邀约汉堡大学天体粒子在读博士张超，为您报道这则可能是今年最后一个特大新闻：当代物理学界最大两朵乌云之一的暗物质问题取得重大突破——暗物质粒子，可能已经被发现了！

今年的国际天体粒子和地下物理会议（TAUP）在加拿大的SNOLAB/Sudbury举行， 这是暗物质、中微子、宇宙线、引力波领域的最大型国际会议，全球顶级的粒子物理学家和天文学家齐聚一堂，向大家报告天文学和粒子物理最新进展。
引力波的发现，使本次会议的焦点落在该板块。会议进行时今年的诺贝尔物理学奖尚未揭晓，但大家都清楚地知道，诺奖将由 LIGO 摘取——默默无闻几十年，终于咸鱼翻身。中微子物理近二三十年越来越火, 梶田隆章等诺奖得主如往年一样地出现在会议上，继续引起羡慕嫉妒恨，也让人好奇中微子领域的下一个重大发现花落谁家。
今年会议最落寞的方向，似乎是暗物质。
大质量弱作用粒子作为最热门候选粒子被寻找了几十年，2016年LHC强子对撞机上的结果给加速器上寻找暗物质的全球物理学家浇了个透心凉。地下实验里PandaX（中国）和XENON1T 已经接近中微子背景极限，‘拼下限比赛’已经快见底。 卫星搭载的探测器和切伦科夫望远镜观测的数据也将数百GeV内的质量范围排除。AMS02上的结果对暗物质也无法提供说服力。 怎么办？
会议最后一天，一个小个子的女生 Jhilik Majumdar 的报告石破天惊，让众人傻眼。一个 7.5σ的结果！众所周知，高能物理里5σ就意味着一次发现。

Jhilik Majumdar
（报告内容参见：报告的演示文档，成果的预印本）

大家仔细一看，另外两名作者, 一位是Dieter Horns，一位是Francesca Calore。

强势插入对这两位合作者的简介：
1、Dieter Horns教授，34岁拿到德国天体物理正教授职位（德国一共12位）。熟悉伽马射线，暗物质研究的人都知道，他是这个领域公认的天才型人物。曾担任汉堡大学实验物理所IEXP所长。 你没看错，是汉堡大学实验物理所IEXP，这里诞生过多位DESY的主任和CERN的主任。比如， CERN的前任主任Heuer Rolf-Dieter当时也是这个所的成员，CERN现任研究部主任EckhardElsen 也一直是这里的全职教授. 因为所长工作占用大量时间，Dieter Horns教授做了一期所长后就辞去该职，专心科研，成果颇多，不多介绍，请自行搜索其论文。
2、Francesca Calore
银河系中心吉电子伏超出的主要发现者，其硕士导师是意大利的宇宙线专家Fiorenza Donato教授（女），博士导师是 Torsten Bringmann 教授。这都是学界如雷贯耳的名字。
Francesca 是个传奇人物，她不到三年完成汉堡大学的博士学位，博士后不到2年拿到法国CRNS的终身研究员职位。5年发表论文三十余篇，引用惊人，是这个领域近年崛起最快的明星人物，被各大会议热捧邀请报告。在2017年的DESY theory workshop全球数百名教授和研究员中，她代表全球的年轻物理学者，做第三个开场发言。

回到正题，讲这次的大新闻论文：
这篇文章研究的对象是 ALPs, 类轴子粒子。这是一类超轻质量暗物质粒子，有外部电磁场时与光子耦合，可以解释QCD中的强CP问题。利用NASA的Fermi/LAT提供的8年卫星数据，该文分析了大量伽马射线源，利用法拉第转动测量对星际大尺度磁场进行ALPs类粒子光子耦合的数据拟合。

光子与类轴子粒子结合的星系伽马射线源的光谱调变图
在Fermi/LAT的20MeV到300GeV所发现的160个伽马源观测对象中，为了避免背景噪音，这篇文章仅选用了6个Pulsar脉冲星数据。其中一个误差分析结果如下：

不多评论这个拟合，两个字：完美！

文中选其中两个PSR数据拟合结果展示，这里展示其中一个：

左图是光谱误差分析，红线代表含ALPs粒子的拟合结果，其chi2=10.07，降到无ALPs模型的五分之一。右图则是耦合常数和ALPs质量的扫描结果，我们看到在3~8 neV 区间，其chi2 ~ 1.  两个字：完美！

这个结果完美得令人难以置信，瑕疵在哪？ 在对比了各种实验提供的结果以后，他们发现，这个结果位于CERN的CAST实验排除的范围内。这个结果引起在场众多物理学家的兴趣，他们在会后与Jhilik进行了深入的交流。
但问题来了： 这个真的是暗物质吗？ 还是别的未知粒子？ 因为在这个能量范围内，发现新的基本粒子，如果能被确认，将是一个极其重大的结果。将成为希格斯玻色子后最重要的粒子物理发现。
这个结果到底是什么呢？？

要不你来回答咯？

YES， I am not kidding!

Jhilik 即将博士毕业， 这个课题下一步将继续分析其它实验的结果，对这个信号进行进一步的分析，不管其结果如何，我们可以确定，it must be something new.
所以，我们需要招收一位新的博士生进行下一步的工作。【唔没错本文是一个软广告】
这是我们第二次向中国招生，上次招到一位武大+交大，一位清华的学生。 因为对中国高校了解不足，无法联系国内学生，我们采用这个方式介绍这一课题。你的导师将是 Dieter Horns 教授，合作者将是 Francesca Calore 以及其他本领域大牛，工作地点在 DESY。 你的工作注定被全球关注。

更多关于该课题的信息，请查阅：
DESY／汉堡大学 招一名物理博士

只要您是学习粒子物理或者天体物理，即将硕士毕业，欢迎您来咨询。
来信请寄：  Prof. Dr. Dieter Horns    ([email protected])
                    Chao Zhang ([email protected])
PS： 因为实验室信息安全问题，每天DESY的邮件服务器都被大量攻击。所以来信请勿使用含有数字串的邮箱名发送申请邮件，如 [email protected]  , [email protected] . 尽量使用hotmail、Gmail或工作邮箱，最好是学校邮箱发送。 不要发送带有exe, dll，.o, .a格式文件或者视频，尽量使用PDF文件。

欢迎关注同名微信公众号天文八卦学(Astrobaguaology)。

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那…收不收即将毕业的本科生

yehangdy

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sosoyoyo

想象一下，如果我们从来不知道海，
而某一天却突然发现了大洋。
更让我们惊讶的是这个世界3/4都被大洋所覆盖，
但是我们却对大洋里有什么毫无头绪，也不知道大洋能做什么，
这就是我们现在面对暗物质的情况。

xdcf147

既然在cern结果排除区域，那就不大可能是暗物质。我做超新星，有时候用镍模型拟合光变曲线，拟合地非常好，但却要说明这是错误的，因为需要的镍的质量超过超新星总质量，所以是错误的。如果cern的结果正确，那这结果拟合地再漂亮，也是错误的。