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寻找暗物质的时钟（漫画图）。
《物理评论快报》当地时间11月12日发文称，美国天体物理联合研究所（JILA）的科学家们使用最先进的原子钟缩小了暗物质的搜索范围。
该研究表明，时钟的功能范围正在不断扩展。此前，研究人员曾用微波频率的原子钟搜寻过暗物质，而这次是首次使用更高光学频率的新型原子钟执行搜索任务。任务还引入了超稳定振荡器来确保光波稳定，进而使搜寻范围更加精确。
虽然暗物质仍未被捕获，研究人员对暗物质搜索的热情却并未减退。JILA团队专注于超轻暗物质研究。
理论上，超轻暗物质质量很小（比电子还小得多），波长很长（可能和矮星系接近）。它可能会对两个基本物理“常数”造成微小扰动：电子质量和精细结构常数。
JILA团队使用锶晶格钟和氢脉脉泽（一种微波激光），分别将它们的光学频率和微波频率与由纯硅单晶制成的超稳定腔中的光共振频率进行了比较。结果表明，实验得到的频率比对常数-时间变化很敏感。
研究人员表示，频率比和常数的相对波动可以用作传感器，将暗物质的宇宙学模型与公认的物理理论联系起来。
JILA团队为“正常”波动设定了新下限，超出这一下限的任何不寻常信号都可能是由暗物质发出的。研究人员将超轻暗物质的耦合强度与电子质量和精细结构常数限制在了10-5或更低数量级，这是迄今对该值最精确的测量。
JILA研究员Jun Ye指出，科学家不确定暗物质是由粒子组成，还是由影响局部环境的振荡场组成。JILA实验的目的正是探测暗物质对普通物质和电磁场的“牵引”效应。
在最近进行的实验中，研究人员用改进后的系统整合了来自多个原子钟的数据，以产生一个单一的、高度精确的计时信号。
随着原子钟和光学腔等的发展，研究人员能够用更高的分辨率检视频率比，并进一步扩大暗物质的搜索范围。Ye说：“不论何时，只要光学原子时间尺度得以运行，就有机会确定暗物质的新边界，甚至发现暗物质。未来，如果我们有机会将这类新系统送入轨道，它们将成为寻找暗物质的最强大‘望远镜’。”
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编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《物理评论快报》
期刊编号：0031-9007
原文链接：
https://phys.org/news/2020-11-advanced-atomic-clock-dark-detector.html
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