欧洲物理学报

“房间里的大象” —搜索地球内部隐藏物质的实验装置插图。

来自美因茨的科学家使用重力仪网络试图追踪地球内部弱相互作用的物质。

约翰内斯·古腾堡大学美因茨分校（JGU）的PRISMA +卓越集群的Dmitry Budker教授和Nataniel Figueroa教授领导的跨学科研究团队采用了一种寻找暗物质的新方法。他们评估了来自国际地球动力学和地球潮汐服务（IGETS）重力仪全球网络的数据，寻找可能归因于新物质形式的先前未知的信号。到目前为止，他们的搜索还没有找到任何此类信号，但是他们已经计划在项目的下一阶段改进其方法，并与其他遵循类似计划的小组一起加入。

德米特里·布德克（Dmitry Budker）说：“尽管已经进行了各种尝试，但仍无法发现暗物质，尽管我们知道它构成了宇宙中物质的很大一部分。” “这就是为什么我们必须不遗余力，也要采用非常规的观点并奉行不同寻常的想法。” 具体而言，研究人员在《 欧洲物理学报》上 的最新文章中概述了一种拟议的新方案。假设被困在地球内部靠近中心的假想的“隐藏内部物体”将以特征频率来回振荡。

为了说明这一点，Budker描述了一个向地球坠落的物体。假设有一条从地球表面的一侧到另一侧的隧道通过了地球中心，则该物体将朝中心坠落，并由于重力而不断加速，当到达另一侧时，它将移动再次朝向地球表面，在此过程中再次减速并最终回落。换句话说，它将以特定的频率振荡。“由于没有重力相互作用，如果没有一条通向大量普通物质的隧道，这种情况将是不可能的。但是相互作用非常弱的物体（例如我们正在寻找的粒子）可以在不需要隧道的情况下执行这些振荡。” Budker指出。

因此，从理论上讲，如果被困物体是由少量的某种“隐藏物质”（作者称之为“隐藏内部物体”或“ HIO”）组成的，则这种情况只会发生，如果有的话，这种情况很小，与正常物质的非引力相互作用。引力甚至导致难以捉摸的暗物质与普通物质相互作用。因此可行的是，这种潜在的HIO可能是被重力限制在地球内部的暗物质粒子。

总而言之，这表明了诱人的前景。“我们的想法是，有可能通过灵敏地测量由于地球表面重力引起的加速度来检测这种HIO的存在，”该论文的合著者和美国国家研究金计划研究员Nataniel Figueroa解释说。美因茨物理学院，负责协调PRISMA +卓越集群中与研究生培训和培养年轻研究人才有关的所有活动。“我们不需要构建自己的实验来获取这些数据，因为它已经可用并且可以公开获取。这些数据已由国际地球动力学和地球潮汐服务（IGETS）全球重力仪网络收集。” 分布在地球周围

研究人员在他们目前的论文中解释了如何使用傅里叶分析在IGETS数据集上搜索特征光谱线，这些光谱线可以指示HIO的存在-甚至暗物质的存在。在这种情况下，网络中的每个重力计将以HIO轨道的几何形状和重力计位置确定的特征频率检测到微弱的周期性信号。在最初的分析中，研究人员无法找到任何有关HIO的证据，甚至无法发现暗物质。但是，他们认为有可能将搜索的灵敏度提高几个数量级，例如，通过更好地了解其他地面噪声源和更高级的数据分析。另外两个研究小组目前也正在使用类似的方法来搜索地球内部的暗物质。德米特里·布德克（Dmitry Budker）解释说：“我们已经与同事联系，讨论未来的合作，因为该项目肯定会受益于我们的资源和想法。”

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