暗物質可能隱藏在引力波數據中

該團隊對暗物質如何與LIGO探測器相互作用增加了新的限制，增加了未來運行的希望。

一組研究人員提出了一種尋找暗物質的新方法：在時空本身的擾動中。研究小組仔細研究了激光干涉儀引力天文臺（簡稱LIGO）第三次觀測的數據，並在本月早些時候的《物理評論快報》上發表了他們的發現。

暗物質是一種物質的總稱，它的存在是通過與普通物質的引力相互作用推斷出來的，但在其他方面是看不見的。暗物質約佔宇宙質量能量含量的27%，雖然它佔所有物質的很大一部分，但它已被證明很難直接觀察到。也就是說，科學家還沒有這樣做。相反，他們一直在觀察它對其他物體的引力作用。

“一些理論表明，暗物質的行爲更像波而不是粒子，”該研究的主要作者卡迪夫大學的物理學家亞歷山大·戈特爾表示。“這些波會在正常物質中引起微小的振盪，這可以通過引力波探測器檢測到。”

像LIGO這樣的引力波探測器使用干涉測量法，來感知由黑洞和中子星等大質量物體的運動和相互作用引起的時空漣漪。LIGO本質上是測量地下激光傳播的距離；當引力波收縮或拉伸時空時，科學家們可以從數據中看到，激光傳播的距離比以前稍長或稍短，這表明引力波通過了。

最近的研究小組研究了超輕玻色子，這是暗物質的一種假設形式（其他形式包括軸子和暗光子）。該團隊正在研究的暗物質的一個獨特特徵是它與物質和光的弱相互作用，類似於弱相互作用大質量粒子（WIMP），並且可以形成雲狀結構，這使得它有可能出現在引力波探測器的數據中。

“在原子水平上，你可以想象暗物質場隨着電磁場波動，”戈特爾說。“暗物質場振盪有效地改變了基本常數，即控制電磁相互作用的精細結構常數和電子質量。”

雖然該團隊還沒有直接探測到暗物質，但他們對暗物質與LIGO組件相互作用的強度設定了新的限制。該團隊的新測量方法在他們測試的特定頻率範圍內將先前的工作改進了10000倍。

科學家們可能還需要很長時間才能第一次直接探測到暗物質，所以他們在儘可能多的地方尋找是件好事。

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