按：本專欄獨(dú)家邀約漢堡大學(xué)天體粒子在讀博士張超，為您報(bào)道這則可能是今年最后一個(gè)特大新聞：當(dāng)代物理學(xué)界最大兩朵烏云之一的暗物質(zhì)問

按：本專欄獨(dú)家邀約漢堡大學(xué)天體粒子在讀博士張超，為您報(bào)道這則可能是今年最后一個(gè)特大新聞：當(dāng)代物理學(xué)界最大兩朵烏云之一的暗物質(zhì)問題取得重大突破——暗物質(zhì)粒子，可能已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了！

今年的國(guó)際天體粒子和地下物理會(huì)議（TAUP）在加拿大的SNOLAB/Sudbury舉行， 這是暗物質(zhì)、中微子、宇宙線、引力波領(lǐng)域的最大型國(guó)際會(huì)議，全球頂級(jí)的粒子物理學(xué)家和天文學(xué)家齊聚一堂，向大家報(bào)告天文學(xué)和粒子物理最新進(jìn)展。

引力波的發(fā)現(xiàn)，使本次會(huì)議的焦點(diǎn)落在該板塊。會(huì)議進(jìn)行時(shí)今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)尚未揭曉，但大家都清楚地知道，諾獎(jiǎng)將由 LIGO 摘取——默默無聞幾十年，終于咸魚翻身。中微子物理近二三十年越來越火, 梶田隆章等諾獎(jiǎng)得主如往年一樣地出現(xiàn)在會(huì)議上，繼續(xù)引起羨慕嫉妒恨，也讓人好奇中微子領(lǐng)域的下一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)花落誰家。

今年會(huì)議最落寞的方向，似乎是暗物質(zhì)。

大質(zhì)量弱作用粒子作為最熱門候選粒子被尋找了幾十年，2016年LHC強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的結(jié)果給加速器上尋找暗物質(zhì)的全球物理學(xué)家澆了個(gè)透心涼。地下實(shí)驗(yàn)里PandaX（中國(guó)）和XENON1T 已經(jīng)接近中微子背景極限，‘拼下限比賽’已經(jīng)快見底。 衛(wèi)星搭載的探測(cè)器和切倫科夫望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的數(shù)據(jù)也將數(shù)百GeV內(nèi)的質(zhì)量范圍排除。AMS02上的結(jié)果對(duì)暗物質(zhì)也無法提供說服力。 怎么辦？

會(huì)議最后一天，一個(gè)小個(gè)子的女生 Jhilik Majumdar 的報(bào)告石破天驚，讓眾人傻眼。一個(gè) 7.5σ的結(jié)果！眾所周知，高能物理里5σ就意味著一次發(fā)現(xiàn)。

（報(bào)告內(nèi)容參見：報(bào)告的演示文檔，成果的預(yù)印本）

大家仔細(xì)一看，另外兩名作者, 一位是Dieter Horns，一位是Francesca Calore。

強(qiáng)勢(shì)插入對(duì)這兩位合作者的簡(jiǎn)介：

1、Dieter Horns教授，34歲拿到德國(guó)天體物理正教授職位（德國(guó)一共12位）。熟悉伽馬射線，暗物質(zhì)研究的人都知道，他是這個(gè)領(lǐng)域公認(rèn)的天才型人物。曾擔(dān)任漢堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理所IEXP所長(zhǎng)。 你沒看錯(cuò)，是漢堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理所IEXP，這里誕生過多位DESY的主任和CERN的主任。比如， CERN的前任主任Heuer Rolf-Dieter當(dāng)時(shí)也是這個(gè)所的成員，CERN現(xiàn)任研究部主任EckhardElsen 也一直是這里的全職教授. 因?yàn)樗L(zhǎng)工作占用大量時(shí)間，Dieter Horns教授做了一期所長(zhǎng)后就辭去該職，專心科研，成果頗多，不多介紹，請(qǐng)自行搜索其論文。

2、Francesca Calore

銀河系中心吉電子伏超出的主要發(fā)現(xiàn)者，其碩士導(dǎo)師是意大利的宇宙線專家Fiorenza Donato教授（女），博士導(dǎo)師是 Torsten Bringmann 教授。這都是學(xué)界如雷貫耳的名字。

Francesca 是個(gè)傳奇人物，她不到三年完成漢堡大學(xué)的博士學(xué)位，博士后不到2年拿到法國(guó)CRNS的終身研究員職位。5年發(fā)表論文三十余篇，引用驚人，是這個(gè)領(lǐng)域近年崛起最快的明星人物，被各大會(huì)議熱捧邀請(qǐng)報(bào)告。在2017年的DESY theory workshop全球數(shù)百名教授和研究員中，她代表全球的年輕物理學(xué)者，做第三個(gè)開場(chǎng)發(fā)言。

回到正題，講這次的大新聞?wù)撐模?/p>

這篇文章研究的對(duì)象是 ALPs, 類軸子粒子。這是一類超輕質(zhì)量暗物質(zhì)粒子，有外部電磁場(chǎng)時(shí)與光子耦合，可以解釋QCD中的強(qiáng)CP問題。利用NASA的Fermi/LAT提供的8年衛(wèi)星數(shù)據(jù)，該文分析了大量伽馬射線源，利用法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量對(duì)星際大尺度磁場(chǎng)進(jìn)行ALPs類粒子光子耦合的數(shù)據(jù)擬合。

在Fermi/LAT的20MeV到300GeV所發(fā)現(xiàn)的160個(gè)伽馬源觀測(cè)對(duì)象中，為了避免背景噪音，這篇文章僅選用了6個(gè)Pulsar脈沖星數(shù)據(jù)。其中一個(gè)誤差分析結(jié)果如下：

不多評(píng)論這個(gè)擬合，兩個(gè)字：完美！

文中選其中兩個(gè)PSR數(shù)據(jù)擬合結(jié)果展示，這里展示其中一個(gè)：

左圖是光譜誤差分析，紅線代表含ALPs粒子的擬合結(jié)果，其chi2=10.07，降到無ALPs模型的五分之一。右圖則是耦合常數(shù)和ALPs質(zhì)量的掃描結(jié)果，我們看到在3~8 neV 區(qū)間，其chi2 ~ 1. 兩個(gè)字：完美！

這個(gè)結(jié)果完美得令人難以置信，瑕疵在哪？ 在對(duì)比了各種實(shí)驗(yàn)提供的結(jié)果以后，他們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)結(jié)果位于CERN的CAST實(shí)驗(yàn)排除的范圍內(nèi)。這個(gè)結(jié)果引起在場(chǎng)眾多物理學(xué)家的興趣，他們?cè)跁?huì)后與Jhilik進(jìn)行了深入的交流。

但問題來了： 這個(gè)真的是暗物質(zhì)嗎？ 還是別的未知粒子？ 因?yàn)樵谶@個(gè)能量范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)新的基本粒子，如果能被確認(rèn)，將是一個(gè)極其重大的結(jié)果。將成為希格斯玻色子后最重要的粒子物理發(fā)現(xiàn)。

這個(gè)結(jié)果到底是什么呢？？

要不你來回答咯？

YES， I am not kidding!

Jhilik 即將博士畢業(yè)， 這個(gè)課題下一步將繼續(xù)分析其它實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，不管其結(jié)果如何，我們可以確定，it must be something new.

所以，我們需要招收一位新的博士生進(jìn)行下一步的工作。【唔沒錯(cuò)本文是一個(gè)軟廣告】

這是我們第二次向中國(guó)招生，上次招到一位武大+交大，一位清華的學(xué)生。 因?yàn)閷?duì)中國(guó)高校了解不足，無法聯(lián)系國(guó)內(nèi)學(xué)生，我們采用這個(gè)方式介紹這一課題。你的導(dǎo)師將是 Dieter Horns 教授，合作者將是 Francesca Calore 以及其他本領(lǐng)域大牛，工作地點(diǎn)在 DESY。 你的工作注定被全球關(guān)注。

更多關(guān)于該課題的信息，請(qǐng)查閱：

DESY／漢堡大學(xué) 招一名物理博士

只要您是學(xué)習(xí)粒子物理或者天體物理，即將碩士畢業(yè)，歡迎您來咨詢。

來信請(qǐng)寄： Prof. Dr. Dieter Horns (dieter.horns@uni-hamburg.de)
Chao Zhang (chao.zhang@desy.de)

PS： 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室信息安全問題，每天DESY的郵件服務(wù)器都被大量攻擊。所以來信請(qǐng)勿使用含有數(shù)字串的郵箱名發(fā)送申請(qǐng)郵件，如 12347442342@163.com , 231412424@qq.com . 盡量使用hotmail、Gmail或工作郵箱，最好是學(xué)校郵箱發(fā)送。 不要發(fā)送帶有exe, dll，.o, .a格式文件或者視頻，盡量使用PDF文件。

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