实验方法可以揭示暗物质的物理特征

　　

　　另一种可能性是暗物质由暗光子组成，这是一种可以对正常物质施加微弱的振荡力的暗物质，导致粒子来回移动。由于暗物质无处不在，这种潜力将难以衡量。考虑到这一理论，Singh、博士生Jack Manley以及亚利桑那大学(University of Arizona)哈弗福德学院(Haverford College)的合作者提出了一种新方法，即通过改变现有片上传感器技术寻找暗物质粒子。这项工作合作研究者相信他们可以使用光机械加速度计来检测速度的变化，其作为传感器来检测和放大粒子振荡。

　　

　　论文的主要作者Manley说："如果作用力是依赖物质的，通过使用由不同材料组成的两个物体，它们的作用力将会有所不同，这意味着你将能够测量这两种材料之间的加速度差异。亚利桑那大学（University of Arizona）光学科学助理教授Dalziel Wilson将光机加速度计比作调音叉。"这是一种振动器件，由于其体积小，对来自环境的扰动非常敏感，"他说。研究人员提出了一个实验来检测这些理论预测的暗光子的存在。实验使用由氮化硅和固定的铍镜组成的膜在两个表面之间反射光。如果两种材料之间的距离发生变化，研究人员将从反射的光线中知道暗光子的存在，因为氮化硅和铍具有不同的材料特性。

　　

　　Manley说，这种团队合作对于设计这个实验至关重要。他和Singh提供了理论基础，并与Wilson和亚利桑那博士生Dey Chowdhury合作，计算了他们拟建的片上加速度计传感器的框图。Daniel Grin是宇宙学家，哈弗福德学院物理学助理教授，他深入了解了超轻暗物质的粒子物理特性，例如为什么它是超轻的，为什么它可以与材料耦合的不同，以及它是如何产生的。这项新工作建立在之前的研究基础上。研究表明，某些特定类型的超轻暗物质会与正常物质连接或耦合，然后导致原子大小周期性的变化。虽然单个原子的微小波动可能难以注意到，但这种效应在由许多原子组成的物体中被放大，如果该物体是声学谐振器，则可以进一步放大。第一轮合作评估了从超流体氦到单晶蓝宝石等不同材料制成的多个谐振器的性能，研究人员发现这些传感器可用于检测由暗物质引起的应变信号。

　　

　　这项研究由National Science Foundation支持赞助。当前的研究发表在《Physical Review Letters》。