傳感器網(wǎng)絡(luò)GNOME首次在《自然-物理學(xué)》上發(fā)表了全面的數(shù)據(jù)--這涉及六個國家的九個站點(diǎn)。一個由美因茨約翰內(nèi)斯-古騰堡大學(xué)（JGU）的PRISMA+卓越集群和美因茨亥姆霍茲研究所（HIM）主要參與的國際研究小組首次發(fā)表了關(guān)于使用全球光學(xué)磁強(qiáng)計網(wǎng)絡(luò)尋找暗物質(zhì)的綜合數(shù)據(jù)。

據(jù)科學(xué)家們說，暗物質(zhì)場應(yīng)該產(chǎn)生一種特征性的信號模式，可以通過GNOME網(wǎng)絡(luò)的多個站點(diǎn)的相關(guān)測量來檢測。對來自GNOME一個月連續(xù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)的分析還沒有得到相應(yīng)的指示。然而，正如研究人員在著名的《自然-物理學(xué)》雜志上報告的那樣，該測量允許對暗物質(zhì)的特征制定約束條件。

GNOME是"用于外來物理搜索的光學(xué)磁強(qiáng)計全球網(wǎng)絡(luò)"的縮寫。它的背后是分布在德國、塞爾維亞、波蘭、以色列、韓國、中國、澳大利亞和美國等世界各地的磁強(qiáng)計。通過GNOME，研究人員特別希望推進(jìn)對暗物質(zhì)的搜索--這是21世紀(jì)基礎(chǔ)物理學(xué)最令人興奮的挑戰(zhàn)之一。畢竟，人們早就知道，許多令人困惑的天文觀測結(jié)果，如星系中恒星的旋轉(zhuǎn)速度或宇宙背景輻射的光譜最好能用暗物質(zhì)來解釋。

"極輕的玻色子粒子被認(rèn)為是當(dāng)今最有希望的暗物質(zhì)候選者之一。這些包括所謂的類軸子粒子--簡稱ALPs，"PRISMA+和HIM的教授Dmitry Budker博士說，HIM是美因茨約翰內(nèi)斯-古騰堡大學(xué)和達(dá)姆施塔特的GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung的機(jī)構(gòu)合作。"它們也可以被視為以一定頻率振蕩的經(jīng)典場。這種玻色子場的一個特點(diǎn)是--根據(jù)一種可能的理論方案--它們可以形成模式和結(jié)構(gòu)。因此，暗物質(zhì)的密度可以集中在許多不同的區(qū)域--例如，可以形成比一個星系小但比地球大得多的離散域墻。"

"如果這樣的墻遇到了地球，它就會逐漸被GNOME網(wǎng)絡(luò)探測到，并能在磁力計中引起瞬時的特征信號模式，甚至更多，"該研究的共同作者之一Arne Wickenbrock博士解釋說。"這些信號以某些方式相互關(guān)聯(lián)--取決于墻壁移動的速度和它到達(dá)每個位置的時間"。

同時，該網(wǎng)絡(luò)由分布在全球8個國家的14個磁強(qiáng)計組成，其中9個為當(dāng)前的分析提供了數(shù)據(jù)。測量原理是基于暗物質(zhì)與磁強(qiáng)計中原子的核自旋的相互作用。原子被一個特定頻率的激光激發(fā)，使核自旋朝一個方向發(fā)展。一個潛在的暗物質(zhì)場可以干擾這個方向，這是可以被測量的。

形象地說，人們可以想象，磁強(qiáng)計中的原子最初在混亂中跳舞，正如Budker小組的博士生、也是目前研究的作者Hector Masia-Roig所闡明的那樣。"當(dāng)它們'聽到'正確頻率的激光時，它們都會一起旋轉(zhuǎn)。暗物質(zhì)粒子可以使跳舞的原子失去平衡。我們可以非常精確地測量這種擾動。"現(xiàn)在，磁強(qiáng)計網(wǎng)絡(luò)變得很重要：當(dāng)?shù)厍蛟诳臻g上有限的暗物質(zhì)墻中移動時，所有站點(diǎn)中跳舞的原子都會逐漸受到干擾。其中一個站位于美因茨的亥姆霍茲研究所的一個實(shí)驗室里。"馬西亞-羅伊格說："只有當(dāng)我們匹配所有站點(diǎn)的信號時，我們才能評估是什么觸發(fā)了干擾。"應(yīng)用于跳舞原子的圖像，這意味著。如果我們比較所有站點(diǎn)的測量結(jié)果，我們可以決定這只是一個孤獨(dú)舞者在跳舞，還是實(shí)際上是一個全球性的暗物質(zhì)干擾。

在目前的研究中，研究小組分析了來自GNOME連續(xù)運(yùn)行一個月的數(shù)據(jù)。結(jié)果是。在調(diào)查的質(zhì)量范圍內(nèi)，從一個飛電子伏特（feV）到100,000feV，沒有出現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)意義上的信號。

相反，這意味著研究人員可以比以前進(jìn)一步縮小理論上可以發(fā)現(xiàn)這種信號的范圍。對于依賴離散暗物質(zhì)墻的方案來說，這是一個重要的結(jié)果--"盡管我們還不能用我們的全球環(huán)形搜索探測到這樣的域墻，"美因茨的另一位博士生、該研究的作者Joseph Smiga補(bǔ)充說。

GNOME合作的未來工作將集中在改進(jìn)磁力計本身和數(shù)據(jù)分析上。特別是，連續(xù)運(yùn)行應(yīng)該更加穩(wěn)定。這對于可靠地搜索持續(xù)時間超過一小時的信號非常重要。此外，磁強(qiáng)計中以前的堿原子將被惰性氣體所取代。在"高級GNOME"的標(biāo)題下，研究人員預(yù)計這將導(dǎo)致未來在搜索ALP和暗物質(zhì)方面的測量的靈敏度大大增加。

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