图示粒子艺术。图片来源于：《新科学家》网站。

刘霞

在21世纪物理学天空中，“暗能量”与“暗物质”的乌云似乎让科学家们感到头疼不已，但中国科学院高能物理研究所研究员高宇与暨南大学理工学院教授杨峤立在接受采访时，不约而同地指出多年来的探索证明，所谓的“轴子”，这个假想的粒子不但可以解释为何强作用具有对称性问题，并且能够解谜为何有暗物质以及为何会有正反物质不平衡的问题。

由于轴子肩负着破解多个宇宙学奥秘的艰巨任务，世界各地围绕轴子展开的“寻宝游戏”正轰轰烈烈地进行。

轴子是“何方神圣”

1977 年，物理学家弗朗克·维尔切克在一次平常的步行中突然改变了某些科学家寻找答案的方向。

在那次散步过程中，他的灵感产生了两个想法，一个源自于他后来称之为“希格斯玻色子”粒子与其它物质间的相互作用，另一个则构想了一种用中微子充当强电荷对称性（CP）这一理论物理学问题的解决方法。

高宇解释道：“维尔切克所谓的“轴子”是以理论物理学家为解决量子色动力学中的对称性理论而预言的一种新基本粒子。它用英文名字来表示：AXI-ON=轴+粒子，维尔切克最初觉得一个同名的洗涤剂商标非常适合形容这种粒子的性质，于是取了这个名字。”

研究人员指出：如果轴子的存在，则它会遵守量子力学怪异法则，并且可以既是波动又是粒子。作为粒子的话质量将非常低，大约是电子质量的十亿分之一到十万分之一倍。它的波长甚至能够和星系一样漫长，长达三千光年。

有可能揭示出很多线索和情况

引入轴子的根本目的是为了找到一个极弱的CP破缺，进而揭示其背后可能存在的暗物质。这个质点质量极小，以至于理论上几乎不可能与其他粒子产生相互作用，这一性质正好契合了暗物质的独特特征。

杨峤立认为，既然“暗物质”不会反射或发出任何光线，私家侦探，侦探公司，调查公司，查人找物，商务调查，出轨外遇调查，婚外情调查，私人调查，19209219596与“轴子”的微弱作用机制相吻合，则说明了它们之所以显得幽灵般的神秘就在于此。

宇宙的早期时期充斥着大量的能量，在随后的时间里，当其冷却时，轴子场就开始产生振动，并以波状形态在宇宙中放射出能量。这些波动所携带的能量密度，就如同暗物质一般，随着时间而演进。

杨峤立解释道：“当轴子的质量非常轻时，宇宙的年龄甚至可能小于轴子场振动一次所需的时间。由此可以认为轴子是一种暗能量，因此宇宙越扩张轴子的能量也就会越多，能不断的推着它去膨胀下去”。

轴子还有望为两个宇宙谜团提供线索。首先是关于哈勃常数的危机。根据对宇宙微波背景的测量结果和当前宇宙学标准模型结合得出的哈勃常数，始终低于Ia型超新星和其他天体物理学标记所获得的观测结果预测的值。科学家预测，如果早期宇宙存在类似轴子的粒子，它们可改变基于宇宙微波背景的预测结果，从而消除哈勃常数危机。

其次在关于宇宙起源的问题上一直存在一个未解之谜，即为什么物质的数量远大于反物质呢？2020年《物理评论快报》上的一项研究指出，在宇宙诞生时，如果轴子场的运动可以产生正反物质不平衡的话，那么它应该会创造出数量相等的反物质和物质。遗憾的是，事实并非如此，目前看来万物起源于轴子场的可能性微乎其微

“狩猎”行动妙计频出

鉴于轴子根本与其它粒子没有碰撞接触，并且其质量非常轻，探测轴子是非常具有挑战性的。不过已私家侦探，侦探公司，调查公司，查人找物，商务调查，出轨外遇调查，婚外情调查，私人调查，19209219596经开始有“追捕行动”。

目前最大的暗物质实验是美国华盛顿大学的AXADMX项目，它的主要目标是在磁场中捕捉衰变为光子的轴子，并通过谐振腔将其转化为低能量的微波光子，随后借助微波光子来完成探测器的接收工作。

欧洲核子研究中心的“轴子太阳望远镜”另辟蹊径，它利用X射线望远镜来探测太阳产的轴子。太阳中的核反应过程会生成中微子、高能光子等粒子，并可能产生轴子。而且产生的轴子动能极髙，其转换可产生出在x射线波段的能量。

此外，轴子—光子振荡可通过改变遥远星体的能谱形状，在中国的一些硬X射线调制望远镜、500米口径球面射电望远镜、引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星、高海拔宇宙线观测站等高精度或高能量天文观测中捕获到其踪迹。

近年来，各种新型小试验层出不穷。英国谢菲尔德大学名为“隐藏区量子传感”的新实验将于2024年启动。“隐藏区量子传感”在接近绝对零度的温度下运行，这将使实验基本处于量子状态，并有望比其他实验更灵敏。

杨峤立表示，虽然目前使用的核电机组已经非常成熟，但仍有很多可以进一步优化的空间；在全球范围内的多个国家都进行了一系列的核能项目，并取得了显著成果。

高宇和杨峤立认为ADMX为代表的共振腔实验技术已使暗物质轴子搜寻成为国际热门，目前国内已经具备了赶超世界先进水平的实验条件，诸多实验方案如自旋磁测量以及多种共振腔正在推进中，并且这些方案部分是国内原创性的。