使用原子钟可以发现与暗物质有关的未知超轻粒子

该项目是苏塞克斯大学和英国国家物理实验室（NPL）的合作项目，使用了这些非常精确的蜱虫；时钟；寻找迄今为止未知的超轻粒子 

这些粒子可以连接到；暗物质，一种神秘的物质，估计占宇宙中所有物质的85%，但由于它不与光或更准确地说，不与电磁辐射相互作用，我们实际上仍然看不见。科学家们认为，大多数星系都被暗物质云包裹，但它的存在只能通过它对引力的影响来推断

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项目负责人、苏塞克斯大学物理学教授Xavier Calmet说：“我们所知道的宇宙是由物理定律控制的，所以引力是由广义相对论控制的，粒子物理是由粒子物理的标准模型控制的。”，告诉Space.com。“我们把偏离这些定律称为‘物理学中的崩溃’，基本上，这是我们目前对宇宙理解之外的新物理学的同义词。”

这种新物理学可以用来解释暗物质的性质，这不符合标准模型

“最大的谜团之一是暗物质的性质。我们知道它就在那里，我们看到了它在我们宇宙中的影响，但我们在粒子物理的标准模型中没有有效的解释，”Calmet继续说道。“肯定有新的物理学，但我们不知道如何描述这些新粒子，以及它们如何与规则物质耦合。”

如何用原子钟发现“新物理学”

根据既定的物理学定律，时钟应该以恒定的速率滴答作响，但超出标准模型范围的物理学会导致原子能级中的微小电荷。这应该会影响时钟滴答作响的速度，但变化非常小，只有使用极其精确的时钟才能发现；这就是原子钟的用武之地

Calmet说：“原子钟将宇宙学和天体物理学带到了地球上，使人们能够在实验室中寻找能够解释暗物质的超轻粒子。”

原子钟使用具有两种势能态的原子来测量时间。当原子吸收能量时，它们会进入更高的能量状态。然后，它们最终释放出这种能量，并回落到较低的基态 

在原子钟中，原子组是通过使用微波能量将它们置于较高能量状态来制备的，并且它们在状态之间振动的特性和一致速率&mdash；它们的共振频率&mdash；用于精确测量时间

例如，铯的所有原子都以相同的频率共振，这意味着一秒的标准测量可以定义为9192631770次铯循环。因为这种每秒的循环变化远小于钟摆的摆动，这使得原子钟非常精确

Calmet解释道：“最近人们意识到，暗物质可能由与规则物质相互作用极弱的超轻粒子组成。”。“如果是这样的话，暗物质本质上会表现为与电子和质子相互作用的经典波。这种暗物质波会对这些粒子产生一些小的冲击。”

Calmet补充道，这些超轻暗物质粒子对原子构建块的冲击会导致宇宙基本常数的时间变化，例如精细结构常数或“阿尔法”&mdash；测量强粒子通过电磁力耦合的程度&mdash；以及质子的质量 

“因为原子钟是非常精确的设备，它们将能够探测到这些跳动，从而发现超轻暗物质，”他继续说道。“通过比较两个时钟，一个对阿尔法的变化敏感，另一个对alpha的变化不太敏感，我们可以获得这个基本常数的时间变化限制，从而对超轻粒子设置约束。”