研究：镜像宇宙实验或可解暗物质之谜

丁哲兴

“镜像宇宙”是现今物理学一个探索热门。一些物理学家以为镜像宇宙与暗物质之间有着紧张的接洽。在各种探测暗物质的实验多年一无所获的环境下，科学家们开始筹划实验探求镜像宇宙存在的证据，渴望从另一个角度相识暗物质。

《新科学家》(New Scientist)杂志先容了两个近期举行的探求镜像宇宙存在证据的实验。
实验一
一个是位于田纳西州橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的物理学家Leah Broussard和她的组员筹划的一个简单实验。
他们用一台仪器向一堵墙发射中子束(neutron)，墙的两面设有差别的变革的磁场，在墙的另一面设置中子探测器。
如果墙反面的仪器探测到任何中子的踪迹，科学家们以为是“中子震荡进入镜像宇宙，又震荡回到这个宇宙”的有力证据。Broussard说，墙的两面摆设的磁场是为了“进步中子震荡进入镜像宇宙的几率”。
中子衰变周期的诡异
为什么选择中子做这个实验?Broussard说这是由于中子衰变的一个怪异的特性。
她表明说，位于原子核内的中子极其稳固，而在原子核之外它们会衰变为质子、电子和反中微子(anti-neutrino)。按说，所有的中子衰变周期是一样长，但希奇的是现在科学家根据丈量方法的差别测到的衰变时间差异很大。

​一种方法把中子监禁在容器里，肯定时间后丈量剩下的中子数目;另一种方法丈量核反应仪器发出的中子束中产生质子的数目。
科学家从第一种方法测得中子衰变周期为14分39秒;第二种方法测得14分48秒。
有的科学家以为“镜像宇宙”可以表明这种差异。他们以为中子在我们这个宇宙和镜像宇宙都有“居住权”，可自由来往，因此当中子“溜到”镜像宇宙中去时，他们衰变出来的质子没被这个宇宙的仪器探测到，从而造成这种差异。
实验二
另一个实验由瑞士保罗谢尔研究所(Paul Scherrer Institute，简称PSI)的Klaus Kirch和同事筹划。他们向监禁在容器中的中子施加差别强度的磁场，目标是探寻镜像磁场的信号。
Kirch说，这将是中子在两个宇宙中震荡的证据，有大概得到支持Broussard团队实验的结果。
Kirch团队已经完成了他们的实验，正处在数据分析阶段。

​理论配景
田纳西州大学镜像物质研究员、Broussard的互助者Yuri Kamyshkov说：“固然找到任何线索的大概性很小，但这是简单、低本钱的实验，而且一旦有任何发现，将为物理学带来厘革。”
一些物理学家以为镜像宇宙可以表明物理界许多未解之谜，包罗暗物质。
纽约都会学院(City College of New York)理论物理学家Michio Kaku说：“暗物质是巨大的物质，具有引力，不可见，它与光或电磁场都不会发生作用。一种理论以为，暗物质大概是一种在我们之上的另一个空间内一种平凡的物质。”
Kaku还说，当然这只是关于暗物质多种理论中的一种，弦理论以为暗物质是高维八度空间的弦振动。
另一种以为镜像宇宙云云吸引人投入研究的缘故起因是数据上的推测。物理学家发现暗物质数目巨大，险些是平凡物质的5倍之多。由此推测，镜像宇宙形成初期温度比我们所在的宇宙低得多，这个差异让粒子轻易跑到那边宇宙中去，导致这边宇宙的一个粒子，在镜像宇宙中有5个对应粒子。

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