XENON1T实验中一些无法解释的结果可能是由暗能量引起

据外媒报道，由剑桥大学研究人员领导的一项新研究在《Physical Review D》上发表， 该研究表明，意大利XENON1T实验中一些无法解释的结果可能是由暗能量引起的，而不是该实验旨在检测的暗物质。

据了解，研究人员建立了一个物理模型来帮助解释这些结果，这些结果可能源于太阳强磁场区域产生的暗能量粒子，不过还需要未来的实验来证实这一解释。研究人员表示，他们的研究可能是直接探测暗能量的重要一步。

我们在天空和日常生活中肉眼所能看到的一切--从微小的卫星到巨大的星系，从蚂蚁到蓝鲸--只占了宇宙的不到5%。其余的地方都是黑暗的。约27%是暗物质--将星系和宇宙网络连接在一起的无形力量--而68%是暗能量，它导致宇宙加速膨胀。

“尽管这两种成分都是看不见的，但我们对暗物质了解得更多，因为早在20世纪20年代就有人提出它的存在，而暗能量直到1998年才被发现，”这篇论文的论文第一作者、剑桥大学卡维里宇宙学研究所的Sunny Vagnozzi博士说道，“XENON1T等大型实验旨在通过寻找暗物质‘撞击’普通物质的迹象，直接探测暗物质，但暗能量更难捉摸。”

为了探测暗能量，科学家们通常会寻找引力相互作用：引力吸引物体的方式。在最大的尺度上，暗能量的引力效应是排斥性的将物体相互拉开从而使宇宙加速膨胀。

大约一年前，XENON1T实验报告了一个意想不到的信号，或者说超出了预期的背景。“这类过度行为通常是偶然的，但偶尔也会导致根本性的发现，”该研究的论文合著者、意大利弗拉斯卡蒂国家实验室的研究员Luca Visinelli博士说道，“我们探索了一个模型，在这个模型中，这个信号可以归因于暗能量，而不是实验最初设计来检测的暗物质。”

当时，对这种过剩现象最流行的解释是太阳产生的轴子--假设的、极其轻的粒子。然而这种解释经不起观测，因为解释XENON1T信号所需要的轴子数量将彻底改变比太阳重得多的恒星的演化，这跟我们所观测到的相冲突。

我们还远没有完全理解暗能量是什么，但大多数暗能量的物理模型都能导致所谓的第五种力的存在。宇宙中有四种基本力，任何不能用其中一种力解释的东西有时被称为未知的第五种力的结果。

然而我们知道爱因斯坦的引力理论在局部宇宙中非常有效。因此，任何跟暗能量相关的第五种力都是不必要的，必须在小尺度下隐藏或屏蔽，并且只能在爱因斯坦的引力理论无法解释宇宙加速的大尺度下运行。为了隐藏第五种力，许多暗能量模型都配备了所谓的屏蔽机制以动态地隐藏掉第五种力。

Vagnozzi和他的合著者构建了一个物理模型，该模型使用了一种被称为变色龙筛选的筛选机制以表明太阳强磁场中产生的暗能量粒子可以解释XENON1T过剩现象。

Vagnozzi说道：“我们的变色龙屏蔽系统可以阻止密度非常大的物体产生暗能量粒子从而避免了太阳轴所面临的问题。这也使我们能将密度非常小的局部宇宙中发生的事情跟密度极低的最大规模宇宙中发生的事情解耦。”

研究人员通过利用他们的模型来显示探测器在如果暗能量产生于太阳的一个特定区域即速斜层--那里的磁场特别强的情况下发生的情况。

Vagnozzi表示：“从理论上讲，这种过剩可能是由暗能量而不是暗物质造成的，这真的很令人惊讶。当一切都像这样合在一起时，真的很特别。”

他们的计算表明，像XENON1T这样旨在探测暗物质的实验也可以用来探测暗能量。然而，原始的过剩仍需得到令人信服的证实。Visinelli称：“我们首先需要知道这不是偶然的。如果XENON1T真的看到了什么，你会期望在未来的实验中再次看到类似的过量，但这一次是一个更强的信号。”

如果过量是暗能量的结果，那么XENON1T实验及追求类似目标的实验如LUX-Zeplin和PandaX-xT需要即将升级，这意味着其可能在未来十年直接探测到暗能量。