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泡利阻塞会使原子隐形,那隐形的原子是不是暗物质? 第1页

  

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对于给定的电磁波观测设备,在一定的距离外,通过泡利阻塞效应来基本不散射光子且本身冷到几乎不辐射红外线的原子云可以暗到不能被那些设备发现,从而成为广义暗物质的一种。目前,太空中的分子云并没冷到能靠该效应消去散射所需的温度,分子云的密度更不满足该效应所需的条件,不能用泡利阻塞效应解释观测数据业已显示的那些暗物质。

奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利于 1925 年首次提出泡利不相容原理:

  • 在费米子(电子、中子、质子等)组成的系统中,不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态。

实验早已显示分子气体也遵守这个规律。

在超低温下,原子的行为类似分子气体。

一般情况下,光子穿过原子云时会与原子发生相互作用而散射,使原子云变得可见;但是,在足够低的温度和足够高的致密程度下,原子的行为就像可用能级全被占据的电子那样,光子不会被这样的原子云散射,称为泡利阻塞。

实验中,科学家先用激光制冷技术将锂-6 原子云冷冻至 20 微开尔文(当前最冷的星际物质的热力学温度约 3 开尔文,一般有 10 开尔文或更多),再用第二道激光施加压力,让原子云的密度达到 1000 万亿个原子每立方厘米左右(是当前最稠密的星际物质的密度的十亿倍以上);接下来,用第三道激光照射原子云,以高灵敏摄像头统计散射光子的数量。结果发现上述状态下原子云散射的光子减少了 38%;

另外两个独立研究小组冷却了钾原子云和锶原子云,也显示出同样的散射亮度下降效应。

这是首次在实验中证实上述方法可实现泡利阻塞效应,但并没有真的实现“减少 100%”的“隐形”。

要靠“亮度暗到现有望远镜观测不到”来当广义暗物质的话,根本不需要搞这么复杂,你将气体云摆在离光源和地球都远点的地方就行了。




  

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