科学家们在理解塑造宇宙的隐形力量——暗物质方面迈出了大胆的一步。

他们利用原子钟和超高稳定激光器追踪时间的细微变化，以探测隐藏的暗物质波。该研究通过测量超长距离范围内的精确偏移，为基础物理学的新发现开辟了道路。

一组国际研究人员开发了一种研究暗物质的新方法，暗物质是一种神秘物质，据信可将星系维系在一起。

该研究由昆士兰大学 (University of Queensland) 博士生阿什莉·凯德尔 (Ashlee Caddell) 与德国领先的计量机构——德国联邦物理技术研究院 (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB) 共同主导。他们的方法利用原子钟和超高稳定激光器来探测暗物质可能存在的迹象。

卡德尔女士说：“尽管科学家提出了许多理论和假设，也做了很多实验，但仍未找到暗物质，我们认为它是让星系内的一切保持凝聚在一起的‘粘合剂’。”

“我们的研究采用了不同的方法——分析来自光纤电缆连接的超稳定激光器网络的数据以及来自GPS卫星上两个原子钟的数据。”

时空中的波浪状谜团

“在这种情况下，暗物质的作用就像波浪，因为它的质量非常低，”凯德尔女士继续说道。

“我们使用这些独立的时钟来尝试测量波的变化，这些时钟显示的时间不同或滴答作响的频率不同，而且如果时钟相距更远，这种效应就会更强。”

这种方法使研究团队能够搜寻之前无法探测到的暗物质形态，这些暗物质不发光也不释放能量，传统探测技术一直无法发现它们。

通用暗物质模型取得突破

Caddell 女士表示：“通过对远距离精密测量结果进行比对，我们发现了振荡暗物质场的微妙影响，而在传统设置中，这些影响会相互抵消。”

“令人兴奋的是，我们能够搜寻到与所有原子普遍相互作用的暗物质模型的信号，而这是传统实验一直未能做到的。”

暗物质探测的未来

昆士兰大学（UQ）物理学家兼论文合著者本杰明·罗伯茨博士表示，该研究使研究人员更进一步地了解了宇宙中最难以捉摸且最基本的成分之一。

罗伯茨博士表示：“科学家们如今将能够研究更多暗物质情形，也许能够回答一些关于宇宙构成的根本问题。”

“这项工作还凸显了国际合作和尖端技术的力量，使用了德国联邦物理技术研究院 (PTB) 最先进的原子钟和昆士兰大学 (UQ) 在精密测量和基础物理相结合方面的专业知识。”

相关研究已发表在《物理评论快报》上。

参考文献：《利用时空分离的原子钟和腔体探测超轻暗物质》，作者：梅利娜·菲尔津格、阿什莉·R·卡德尔、德鲁夫·贾尼、马丁·施泰内尔、莱昂纳多·贾尼、尼尔斯·亨特曼和本杰明·M·罗伯茨，发表于2025年1月23日，《物理评论快报》。DOI：10.1103/PhysRevLett.134.031001