NASA的旅行一號探測器，正在星際空間中開啟尋找暗物質的大門

2014年9月3日，美國宇航局宣布旅行者一號探測器（Voyager-1）成為首個衝出太陽系的人類飛行器，現在它正在星際空間中巡航，它發送給地球的原始宇宙射線數據，讓研究人員能夠對宇宙的外來暗物質有了更新的理解。

據福布斯網站7月10發布的消息，科學家經過對長達40年飛行歷史的旅行者一號探測器發送的宇宙射線探測的分析，除了目前無法探測的太陽風頂外，目前還沒有發現暗物質的證據。這個調查結果於上月底在法國格勒諾布爾舉行的CRISM 2018宇宙射線和星際空間會議上公布。

旅行者-1的概念圖。圖片來源：NASA / JPL-CALTECH

研究人員推測，如果有證據表明存在某種暗物質相互作用，他們就會看到密度更高的低能量宇宙射線，分析的目標是測量與星際宇宙射線背景相比過多的宇宙射線。

加州理工學院物理學家艾倫卡明斯在會上表示：在我最瘋狂的夢想中，我現在還不確定旅行者號上的宇宙射線系統（CRS）儀器與暗物質的關係，宇宙射線探測器專門設計用於尋找銀河宇宙射線。也就是只能在太陽系外探測到的低能宇宙射線。

銀河系的宇宙射線被困在銀河系的球形磁場中，反過來這個磁場又是由磁性結構組成的湍流。正是這些磁性結構被認為可以分散我們星系內的宇宙射線。雖然一些宇宙射線可能與暗物質有關，但大多數宇宙射線被認為起源於超新星的殘餘。

1977年至2030年的旅行行者-1號的軌跡圖，來源：NASA

事實上宇宙射線根本不是射線，而是帶電的元素粒子，有時會以接近光速的速度移動。令人驚訝的是，他們正在幫助研究人員更好地了解暗物質的更低的質量極限。自從1933年瑞士天文學家弗里茨·茲威基在后髮座星團中發現暗物質以來，暗物質在星系和星系團中的存在已基本得到證實。標準宇宙學模型已經做出預測，宇宙中大約85％的物質是由暗物質組成的。

最受關注的理論是暗物質粒子長期以來一直是弱相互作用的重粒子，一種僅與標準正常物質粒子弱相互作用的粒子。雖然旅行者一號的宇宙射線數據可能指向大質量弱相互作用的粒子，但到目前為止它還沒有找到任何證據。

暗物質粒子在粒子加速器和直接探測實驗中能夠被積極地捕獲。但另一種策略是通過宇宙射線尋找銀河系中暗物質的特徵。這個想法是，至少一些存在於星系中的暗物質粒子會湮滅成粒子 - 反粒子對。但反物質很少見。

或者暗物質可能是由微觀的黑洞製成。它們無處不在，甚至在太陽系內部一個地球 到太陽距離的理論間隔中。薩拉蒂說，微觀的黑洞不會比氙核元素核大。但它們將擁有令人難以置信的如珠穆朗瑪峰般的巨大引力。

霍金曾經有個想法，量子效應會導致黑洞不斷蒸發，理論上這種蒸發會將所有微觀的黑洞轉換成宇宙射線。所以研究旅行者一號數據的新的想法尋找發射射線的黑洞的蒸發 ，電子和正電子。

但如果他們只被一個地球到太陽的距離隔開，為什麼至今我們沒有觀察到它們呢？卡明斯希望旅行者一號可以繼續發送此類宇宙射線數據直到2023年。只要航天器燃料能夠繼續推進航程，科學家的暗物質搜索將會繼續下去。

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