暗光子可能不存在 如果真的存在 那就太奇怪了

到目前为止，对基本物理常数一种新的超精密测量，没有发现任何被称为暗光子的神秘粒子迹象。如果它们存在的话，这些普通光粒子假想的阴影双胞胎将是解释暗物质存在的一种方式，暗物质是一种神秘的物质，它不会发出光，却会产生引力。但是精细结构常数的最精确测量——决定了电子和光子相互作用的强度，或者“耦合”——已经消除了在大范围质量和耦合强度下暗光子的可能性。

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科学家们在一篇描述这项工作的新论文中写道，如果它们确实存在，它们将比先前预测的要重得多。新论文的合著者之一加州大学伯克利分校的物理学家Holger Muller说：测量很强烈地排除了这些暗光子。通过与普通光子混合，理论上可以探测到暗光子，因为混合会对精细结构常数产生影响。但在这个新的精确测量中，暗光子的证据无处可寻。测量精细结构常数。物理学家使用标准模型，描述了亚原子粒子(如电子和光子)的物理学，来预测精细结构常数的价值。然而，首先需要知道电子的物理性质：它的磁矩。以往对常数的测量采用了间接预测方法，将标准模型预测与测量磁矩的实验相结合。这项新研究采取了更直接的方法。

为了做到这一点，研究人员对铯原子做了一个微小的“原子喷泉”。原子在一个单一的流中向上发射，然后被激光击中，迫使它们进入一个量子叠加，每个铯原子同时处于两个位置。这造成了两条溪流，自相矛盾地由相同的原子构成。当两束铯原子重新组合在一起时，原子就会以一种正确的方式干扰自己，让科学家计算出在激光照射下的光子时原子的速度。研究人员4月13日在《科学》(Science)杂志上报道称，由于速度显示出这些原子受到了多大的作用力，因此光子和电子“两两”的强弱程度可以精确计算。

但是这和暗光子有什么关系呢？

如果暗光子存在，它就像光子一样是一种电磁力载体。但是与光子一样，在普通物质的带电粒子之间，暗光子会使暗物质粒子之间的电磁相互作用。暗光子不符合标准模型。所以如果它们真的存在，现实生活中的测量结果与标准模型的预测是不相符的。具体来说，精细结构常数的直接测量应该与间接测量和标准模型得出的前值不同。新的研究确实发现了精细结构常数的不同值，而不是标准模型所预测的，这可能表明暗光子的存在。但是有一个问题。他们发现的分歧“与你所期望的如果暗光子存在的方向相反”，这是分歧，但这是错误的方式。

然而仍有一条狭窄的逃逸路径，理论上的暗光子可以逃离废弃物理学理论的垃圾箱。粒子物理的领域有一个衡量结果意义的一般标准：典型的，一个真正意义重大的结果必须少于1/350万的概率，因为随机的机会，这是一个“5-∑”的意义水平。在这种情况下，这种测量和之前最精确的测量之间的区别仅仅是一个“2.5-σ”的意义水平，或者是由于随机的机会而产生的1- 200的概率——这太过可能无法达到该领域的强大标准。

Muller说：这太离谱了，不能称之为协议，但也不足以称之为重大分歧，他称这是“几乎是灰色地带”。但在这一点上，这可能无关紧要。如果测量结果一致，这将严重限制暗光子的可能性。如果测量结果不一致，分歧就在错误的方向上，这也是对他们不利的有力证据。就像你认为有人偷了你的钱，然后你在钱包里发现你的钱比以前多了。

博科园-科学科普｜文：Meredith Fore/Live Science