利用銀河系中心的數據探測並規範軸子暗物質
- 項目計劃：
- 優配研究金
- 項目年份：
- 2024/25
- 項目負責人：
- Dr Chan, Man Ho
- (科學與環境學系)
銀河系中心是否擁有一個具有固定密度核心的暗物質結構並規範超輕軸子的質量。
觀測數據指出我們的宇宙存在著一些無法看見但具有質量的物質，現時並沒有任何標準模型的粒子能夠具備這些物質的全部特性，故此科學家便以「暗物質」來統稱這些宇宙中無法看見的物質。在過去數十年間，不同的理論粒子曾被提議作為暗物質的候選粒子。當中一種稱為軸子的粒子，一方面能夠解決粒子物理中的重要問題—CP破缺問題；另一方面，軸子擁有質量而且相當穩定，並與普通物質幾乎沒有任何交互作用，故此軸子便成為了其中一種最為熱門的暗物質候選粒子。近年的研究特別關注於兩種類型的軸子：1. QCD軸子和2. 超輕軸子。由於這兩種軸子具備與暗物質幾乎一致的特性，故此它們成為了熱門的軸子暗物質類型。在這研究項目，我們將會集中研究這兩種類型的軸子暗物質，透過利用銀河系中心的觀測數據來偵測軸子暗物質的訊號和規範軸子暗物質的特性。對於QCD軸子，理論指出它們能夠在強磁場的環境中轉變成為可被射電望遠鏡偵測得到的光子。由於銀河系中心擁有大量強磁場的中子星，我們提議利用新疆南山射電望遠鏡來觀測來自銀河系中心軸子暗物質轉變成光子的訊號。而對於超輕軸子，電腦模擬指出這些超輕軸子能夠在銀河系中心演化成一個擁有固定密度核心的暗物質結構，這種結構能夠影響那些正在圍繞銀河系中心超大質量黑洞公轉的星體運動，透過三顆這類型的星體(S2, S12和S13)軌跡，我們能夠判斷銀河系中心是否擁有一個具有固定密度核心的暗物質結構並規範超輕軸子的質量。我們的結果能夠促進未來實驗對軸子的發現和研究，並會於學術期刊、學術會議和公眾講座中發表。
