芝加哥大学最新论文发表

现在已经确定了希格斯玻色子，大型强子对撞机的科学家们已经把目光投向了一个更加难以捉摸的目标。我们周围到处都是暗物质和暗能量：一种将星系“捆绑”在一起的无形物质，但没有人能够直接探测到。芝加哥大学(University of Chicago)物理学教授王连涛(音译)研究如何在大型粒子加速器(如大型强子对撞机)中找到信号。王连涛教授以及来自芝加哥大学和隶属于芝加哥大学的费米实验室科学家们，认为他们可能能够带领我们找到踪迹。发表在《物理评论快报》上的一篇论文中，他们提出了一种利用潜在粒子略慢的速度跟踪大型强子对撞机暗物质的创新方法。虽然暗物质和暗能量占了宇宙的95%以上，但科学家们只从它的影响中知道它存在——就像一个爱捣乱的人，你只能看到它把架子上的东西推开。例如，我们知道暗物质的存在，因为我们可以看到重力作用在暗物质上，这有助于束缚星系飞离。理论学家认为有一种特殊的暗粒子只偶尔与正常物质发生相互作用，比其他已知粒子更重，寿命更长，寿命可达0.1秒。研究人员相信，这种粒子在10年内会有几次被大型强子对撞机不断制造和测量的质子碰撞所捕获。一个特别有趣的可能性是，这些长寿的暗粒子以某种方式与希格斯玻色子耦合，希格斯粒子实际上有可能衰变为这些长寿粒子。唯一的问题是把这些事件从其他事件中分离出来；在27公里的大型强子对撞机中，每秒有超过10亿次碰撞，每一次都向四面八方发射亚原子箔条。王连涛教授、芝加哥大学博士后研究员刘佳和费米实验室的科学家刘震(现就职于马里兰大学)提出了一种新方法来 探索 这种暗粒子的一个特定方面。如果它有那么重，它需要能量来产生，所以它的动量不会很大——它的移动速度会比光速慢。这个时间延迟会把它和其他正常粒子区分开来，科学家只需要调整系统来寻找产生的粒子，然后比其他物质衰变得慢一点。两者之间差别在十亿分之一秒或更小的纳米级，但是大型强子对撞机已经拥有足够精密的探测器来捕捉这种差异；新研究使用了上次运行中收集的数据，发现该方法应该可以工作，而且作为目前正在进行升级的一部分，探测器将变得更加灵敏。预计这种方法将使我们对长寿命暗粒子的敏感度提高一个数量级以上，同时利用在大型强子对撞机上已经具备的能力。科学家们说，实验人员已经在努力构建这个陷阱：当大型强子对撞机度提高10倍之后，于2021年重新启动时，所有三个主要的探测器都将实施这个新系统，科学家认为它有很大的发现潜力。如果粒子在那里，就得想办法把它挖出来，通常，关键是找到要问的问题。博科园-科学科普｜研究/来自: 芝加哥大学 参考期刊文献:《物理评论快报》 10.1103/PhysRevLett.122.131801 博科园-传递宇宙科学之美

美国科研团队采用新方法测量宇宙膨胀速度（即所谓哈勃常数）。此前两项研究发现，宇宙目前的膨胀速度比早期预测的膨胀速度快，而新数值则缩小了两者差距。 芝加哥大学天文学家利用红巨星测量得出的哈勃常数为69.8公里/（秒·百万秒差距），即一个星系与地球的距离每增加百万秒差距，其远离地球的速度就增加近69.8公里/秒。研究论文将发表在《天体物理学杂志》上。 哈勃常数以美国天文学家埃德温·哈勃命名，他曾于上世纪20年代证实宇宙自137亿年前诞生以来一直在膨胀。百万秒差距是度量天体距离的单位，约为326万光年，主要用于衡量太阳系外天体的距离。 此前，约翰斯·霍普金斯大学的天体物理学家亚当·里斯团队曾对约2400颗造父变星和约300颗Ia型超新星的运动进行测算，计算出哈勃常数约为73.2公里/（秒·百万秒差距）。但欧洲航天局“普朗克”卫星利用宇宙微波背景辐射得出数值是67.4公里/（秒·百万秒差距），比里斯团队的数值小9%。 有“量天尺”之称的造父变星是亮度变化周期与自身光度直接相关的一类特殊恒星，因而可用于测量星系距离。Ia型超新星爆发的亮度基本恒定，所以在天文学上也被当作“标准烛光”，用于计算遥远星系的距离。 芝加哥大学温迪·弗里德曼团队希望验证这两个数值的差异是否来自测量模型的不完善。据介绍，恒星进入晚年的红巨星阶段会在某一时刻经历“氦闪”——短暂的失控核聚变，温度上升到1亿摄氏度，随后光度会大幅降低。测量不同星系中红巨星这一阶段的亮度变化，可以推断出距离值。 研究人员通过对比距离值与目标星系看起来的退行速度，计算出介于里斯团队数值和“普朗克”卫星数值之间的新的哈勃常数。但他们说，新的哈勃常数还不能证实哪个测量模型更准确，尽管新数值更偏近于后者。 （原标题： 美天文学家计算出新的宇宙膨胀速度 ） （新华社）