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清華大學副教授安海鵬、紫金山天文臺研究員黃曉淵、北京大學研究員劉佳等在暗物質物理研究方面取得了重要進展。研究團隊發現，現有的低頻陣列射電望遠鏡（LOFAR）、正在建設的平方千米陣列射電望遠鏡（SKA），以及“中國天眼”五百米口徑球面射電望遠鏡（FAST）可以超過目前宇宙微波背景輻射的限制，以更高的靈敏度和更寬的質量范圍探尋暗物質。相關研究成果以《利用射電望遠鏡直接探測暗光子暗物質》為題于日前發表在《物理評論快報》。文章被列為物理學特別推薦，并受到美國物理學會的推薦報道。

“暗物質是一種在天文觀測中被發現的物質，它具有引力作用但不發光，占據了宇宙總能量的27%。對暗物質的粒子物理性質研究是當前粒子物理和宇宙學最重要的研究課題之一。超輕玻色型暗物質，例如類軸子和暗光子，已經引起物理學家越來越多的關注。”劉佳介紹，20世紀60年代初，美國科學家彭茲斯和威爾遜在進行射電天文學研究時發現了一個意外的低水平背景噪聲。后來，這個噪聲被證實是宇宙微波輻射背景，是灼熱早期宇宙膨脹的重要證據之一。作為宇宙中彌散暗物質的候選者，超輕暗光子暗物質可以表現出類似于宇宙微波背景輻射的行為。如果現代射電望遠鏡仔細聆聽，可能會聽到來自黑暗世界的微小聲音。

超輕玻色型暗光子通過與光子的動力學混合表現出類似于光子的電磁相互作用。本次研究中，團隊發現，地球附近的超輕暗光子暗物質能夠誘導射電望遠鏡反射板上電子的振蕩，產生可觀測的射電信號，另外偶極射電望遠鏡能夠直接從這種暗物質中產生射電信號。基于這種現象，該小組提出了一種利用射電望遠鏡直接探測地球附近暗光子暗物質的新方法。研究團隊利用FAST的觀測數據，在1至1.5GHz的頻率范圍內搜索由超輕暗光子暗物質產生的信號。他們在這個頻率范圍內提供了對這類粒子的最強實驗限制，但還未探測到這一信號。接下來，他們將提高實驗靈敏度，進一步探尋由超輕暗光子暗物質產生的信號。

“我們發現，LOFAR、SKA以及FAST，具有發現暗物質的潛力。可以說，這項工作開辟了射電天文學領域的新方向——利用射電望遠鏡數據搜尋隱藏在地球周圍的暗物質。”劉佳表示。