作者 hihihihehehe (遠離塵囂)
標題 [新聞] 暗物質終極探測器:以釷-229 開發核鐘,檢測比重力弱 10 兆
時間 Tue Aug 12 19:28:19 2025


1.媒體來源:科技新報


2.記者署名:Emma stein


3.完整新聞標題:暗物質終極探測器:以釷-229 開發核鐘,檢測比重力弱 10 兆倍的力


4.完整新聞內文:

作者 Emma stein | 發布日期 2025 年 08 月 11 日 17:52 |

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[圖]

一項期待已久的科學創舉,有望解開宇宙最神祕暗物質之謎。

暗物質藏在宇宙隱密角落,對許多已觀察到的宇宙現象占重要影響力,然而它不發光也不
吸收光,幾乎不與普通物質相互作用,其存在僅透過重力作用顯現,迄今所有實驗設備都
未直接探測到明確暗物質訊號。


近百年來,全世界研究人員利用各種方法試圖揭發暗物質,從嘗試以粒子加速器產生暗物
質,到尋找暗物質可能發出的微弱宇宙輻射,但神祕暗物質核心特徵很大程度上還是未知


一些專家建議建立基於原子核振盪來測量時間的「核鐘」,這類型時鐘極度精確,暗物質
就算在時空引發最小波動也有機會被發現。

釷核鐘計時

去年,一個研究團隊宣布成功用雷射改變放射性同位素釷-229(thorium-229)的原子核
狀態,實現建造核鐘一大里程碑;魏茲曼科學研究所物理學教授 Gilad Perez 團隊很快
看見利用釷-229 尋找暗物質的機會,利用釷-229 特殊性質開發的精確釷核鐘能檢測比重
力弱 10 兆倍的力,目標精確測量暗物質粒子與普通物質之間的微弱作用。


就像盪鞦韆的人需在正確時機出力以保持過程平穩,原子核也有一個在不同量子態(基態
、激發態)之間如鐘擺來回躍遷的最佳振盪頻率,物理學稱為共振頻率,當以特定頻率光
源反覆激發原子核,使其在 2 個量子態之間躍遷,由於原子核從激發態回到基態會釋放
光子,此過程頻率非常穩定,可用來定義時間單位,利用原子核的能級躍遷來計時就是核
鐘原理。


為確定原子核共振頻率,物理學家以不同頻率雷射轟擊原子核,觀察它在不同量子態躍遷
需吸收/發射多少能量,根據這些結果建立吸收光譜,引起最大吸收的頻率被認為是原子
核共振頻率。


多數材料原子核共振頻率很高,需利用強輻射才能激發核,而釷-229 同位素是罕見例外
,它的第一激發態能量極低(共振頻率極低),利用標準雷射技術就能操縱釷-229 原子
核,過去半世紀,科學家無法以足夠精度衡量釷-229 共振頻率,直到去年終於成功找到
使釷原子核能態躍遷的正確能量,證明雷射光束可改變釷原子核狀態。


釷-229 核鐘檢測暗物質極微小反應

最近魏茲曼科學研究所 Gilad Perez 團隊提出,暗物質波動性質可微妙改變原子核質量
,引起吸收光譜短暫變化,如果我們能以極高精度測量釷-229 吸收光譜的微小偏差,理
論計算表明釷核鐘可偵測比重力弱 10 兆倍的力,揭示暗物質性質。


新研究還計算不同暗物質模型如何影響釷-229 吸收光譜,團隊希望這有助確定哪些模型
更準確,以及暗物質實際上由什麼構成,基於釷-229的核鐘將是探測暗物質終極武器。

Scientists May Have Found the Ultimate Dark Matter Detector


(首圖來源:AI 生成)


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