從未被記錄過的引力波可能是由暗物質或原初黑洞產生的

據外媒New Atlas報道，在西澳大利亞州運行的一種新型引力波探測器記錄了兩個罕見的事件，可能是暗物質或原初黑洞的信號。這些高頻引力波超出了大多數探測器的範圍，以前從未被記錄過。

引力波是時空結構中的“漣漪”，由愛因斯坦在一個多世紀前首次預測，但直到2015年才被直接探測到。在那之後的幾年裡，科學家已經進行了幾十次探測，大部分是由LIGO這樣的設施進行的，它可以探測到頻率在7kHz和30 Hz之間的波。那是由黑洞和中子星碰撞等災難性事件產生的波的範圍。

但預計引力波也會落在這個範圍之外。目前有兩個實驗正在尋找非常高頻率的波，這可能代表其他宇宙事件或天體。而現在，其中一個實驗的第一批數據已經返回，包括兩個特別感興趣的探測結果。

該項目由ARC暗物質粒子物理卓越中心（CDM）和西澳大學負責，它基於一種獨特的引力波探測器，被稱為體聲波（BAW）共振器。

該實驗使用了一個石英晶體圓盤，當聲波通過它時，它以高頻率振動。這產生了一個電荷，它可以被壓在石英盤上的兩個導電板所接收。這個信號然後通過一個超導量子干涉裝置（SQUID），它放大了信號，以便它能被探測器接收。然後整個裝置被包裹在幾個輻射防護罩內，以防止外部電磁輻射的干擾，並過冷到幾乎絕對零度，以減少信號的噪音。這使得該設備能夠檢測到MHz範圍內的頻率。

BAW實驗在2019年分兩次進行了153天，在這段時間裡，科學家們觀察到了兩個罕見的事件，第一次在5月12日，另一次在11月27日。這兩次都是在5MHz左右的高頻率下發生的。

確切地說，這些信號可能是什麼仍然未知，但有一些令人興奮的可能性。據推測，原初黑洞是在大爆炸的幾毫秒內產生的，並可能成為星系中心的超大質量黑洞的“種子”。高頻引力波可能是由這些原始黑洞之一發出的，而這些原初黑洞還沒有被最終證明是存在的。

另一種可能性是，信號來自穿過儀器的暗物質粒子云。這種奇怪的東西被認為瀰漫在宇宙中，並且只通過其強大的引力影響與常規物質相互作用。

對任何一種情況的確認都將是物理學的一個巨大突破。該團隊表示，該信號也可能遠沒有那麼令人興奮，例如電荷粒子的干擾、機械應力、隨機原子過程或流星事件。“令人激動的是，這一事件表明新的探測器是敏感的，並給我們帶來了結果，但現在我們必須確定這些結果到底意味着什麼，”該研究的作者William Campbell說。

該團隊表示，在弄清這一點的同時，該技術的未來版本將以更高的頻率搜索引力波，並比較多個探測器的結果以消除干擾。“下一代的實驗將涉及建立一個克隆的探測器和一個對宇宙粒子敏感的μ介子探測器，” Campbell說。“如果兩個探測器發現引力波的存在，那將是非常令人興奮的。”

這並不是第一次在常規範圍之外的探測。其他團隊已經發現了頻率極低的信號，這可能是由不同類型的暗物質或宇宙的背景“嗡嗡聲”引起的。

該研究發表在《物理評論快報》雜誌上。