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利用DNA搜寻暗物质

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:8

    利用DNA搜寻暗物质

    RALEIGH,N.C. — 坚持不懈搜寻神秘暗物质的物理学家们跳出常规思维,将目光转向细胞内部。一种利用DNA链分子探寻暗物质的新方法被提出。

    宇宙中所有的常规物质,小到人体内的原子,大到恒星中的炽热等离子体大约仅仅构成宇宙整体质量与能量的5%。大约1/4的宇宙是由暗物质构成的,而其余部分是由更加神秘莫测的暗能量统治着。尽管一些实验已经宣称探测到了暗物质,但是这些实验结果并未得到公认。

    来自美国密歇根州安阿伯市(Ann Arbor)密歇根州立大学(University of Michigan)的理论物理学家Katherine Freese在10月28日召开的新视野科学会议(New Horizons in Science meeting)中提出一种利用DNA探测暗物质的新设想,该方法不仅能够找出被称作WIMPs的暗物质的主要构成,还能够测量出出现粒子的飞行轨迹。该设想已于今年早些时候在arXiv.org网站上公布。

    “这是一种非常聪明的方式,它很好地将最新的生物技术应用在了基础粒子物理中。” 来自伦敦大学(University of London)和麻神理工学院(MIT)的暗物质物理学家Jocelyn Monroe评价道。

    这种被称为WIMPs,几乎不与常规物质发生作用的晕环被认为广泛存在与银河系周围。而位于银河系中的太阳应该能够感受到来自天鹅座星系方向的“WIMPs微风”在地球上的任意位置上,这股微风的强弱应该每天随着地球的运行而发生变化。

    Freese和他的同事们建议使用一种能够监测出这种微弱波动的探测器,该仪器内部主要由悬挂着DNA单链分子的金箔堆栈组成。当WIMP微风拂过金箔内金原子核时,原子核将会产生微小位移,从而切断DNA链上的一些特定位置。

    随后,科学家们能够通过对这些DNA测序从而推测出金原子核的移动路径,并进一步通过外推法求得WIMP的运动规律。如果该仪器能够证实每日的粒子波动情况与WIMP风的方向吻合,那么这将会是来自暗物质信号的有力证据。

    “这些测量器的优势在于利用了DNA碱基在纳米尺度上的变化,所以具有更高的精度。” 大约比现有的测量仪器精确上千倍,Freese指出。

    该装置的也比现有的测量仪器小巧很多,成本也更加低廉。

    然而,该相技术仍未经过充分验证,来自弗吉尼亚州费尔法克斯郡乔治梅森大学(George Mason University in Fairfax,Va)的生物分子学家Joel Schnur质疑道,“被切割断裂的DNA究竟具有多高的精度?测量过程中会有多少粒子出现?能否检测到它们?”

    随着该项目的进行,Freese和他的同事们有望解答这部分疑问。

    (环球科学 林然)

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