快速旋转的黑洞帮助排除了暗物质粒子的特定搜索范围
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暗物质占据了整个宇宙物质质量的85%,但是暗物质究竟由什么粒子构成一直是一个谜团。其中一个假设就是暗物质由“超轻玻色子”粒子构成,其质量在一个巨大的范围之间(1033电子伏特到106电子伏特)变化。科学家们已经利用一些实验和天文观测现象排除了一些有限的质量范围。
自从2000年起,利用黑洞来探测超轻玻色子成为另外潜在的探测方式。根据研究发现,特定质量的黑洞会吸积超轻玻色子云团,如果超轻玻色子的波长和黑洞的大小差不多的时候,能够从黑洞的自转中有效地提取能量,从而阻止黑洞转动过快。
【 快速旋转的黑洞帮助排除了暗物质粒子的特定搜索范围】换句话说,如果合适波长的超轻玻色子存在,那么特定质量的黑洞都应具有较低的自旋。尽管我们所熟知的气体吸积会加速黑洞转动,但是因为需要的时间过长,所以气体吸积所导致的加速效应完全可以忽略掉。
最近,麻省理工学院LIGO实验室的物理学家通过检查引力波探测到的黑洞系统,发现两个先前检测到的黑洞旋转得太快,这意味着它们没有受到任何超轻玻色子的影响。基于这样的事实,从而排除了超轻玻色子的一些质量可能区间,它的质量不应该在1.3x1013eV和2.7x1013eV之间。 这项工作展示了引力波观测数据如何为粒子物理做贡献。
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