黑洞或能披露未知极轻粒子

在实验上,超出标准模型的新物理往往关注较重粒子的搜寻。然而,一些理论也预言标准模型之外的极轻粒子,它们不会在对撞机实验或暗物质探测器中表现出来。阿姆斯特丹大学的Daniel Baumann及其同事的计算表明,在双黑洞并合时发出的引力波信号或可披露黑洞周围极轻玻色子云的存在。如此看来,引力波能提供一种全新的途径来探测一般实验难以俘获的极轻粒子。     

相对论再次幸存

正两项独立实验证明:没有证据表明相对论的基本对称性(即局域洛伦兹不变性)破缺。洛伦兹不变性意味着物理定律跟实验所选参考系的速度或方向无关。尽管它是粒子物理标准模型和相对论的一个基本对称性,但一些试图统一这两大理论体系的模型却预言该对称性将破缺。不过,迄今尚未发现洛伦兹对称性破缺的证据。两个实验小组最近又给出了更严格的限制。     

旋转黑洞会长“毛”

通过激发微小质量的假想粒子场而自发地生长“毛发”,旋转的黑洞可损失其9%的质量。     

光子制动太阳

观测和理论研究表明,光子带走了太阳的角动量。这解释了为何太阳表面的转动要比其内部慢。很奇怪太阳表面的旋转会比内部慢。
如今,研究人员仔细地观测该现象并试图解释这一行为。研究团队使用新技术跟踪太阳外层的波动,得到转速差,并将减速归因于70 km 厚的太阳“表皮”处。他们的模型认为：从该层辐射的光子带走了角动量,使得自转减慢。这种减速机制适用于所有恒星,半径越大越显著。
太阳等离子体物质的自转速度跟纬度有关(赤道快、极区慢),还跟到中心的距离有关。几十年前人们就注意到核心与表面之间的速度差,但并未得到公认的解释。     

重量级黑洞的并合

引力波观测打开了认识宇宙的新窗口,首次直接证明存在广义相对论描述的黑洞。2015年以来已确认10对黑洞并合,其质量、自旋各异。最近,LIGO/Virgo 合作组公布了迄今最大质量黑洞的并合事件：质量分别为85 M_⊙和65 M_⊙的黑洞融合为一颗142 M_⊙的黑洞。它有两点罕见：首先 85M_⊙的黑洞处于“间隙”中,不能通过常规方式形成;其次残留的142 M_⊙的黑洞为首次发现的中等质量黑洞(这类黑洞质约在10² M_⊙至10⁴ M_⊙之间)。     

相对论通过LIGO的全面审查

LIGO探测器记录的引力波信号跟广义相对论的预言毫无偏差。
人类历经50 多年的努力,在爱因斯坦广义相对论预言引力波约100 年后的2015 年9 月14 日,利用LIGO 干涉仪终于首次直接测得引力波。观察到的事件被称为GW150914, 源于两个黑洞相撞。它们并合前的质量分别为太阳质量的29 倍和36 倍;并合的残骸是一个62 倍太阳质量的黑洞,并处于所允许的最快自旋的67％。该引力波信号在碰撞前几个周期内统计性显著,而那时广义相对论的高度非线性和强场动力学也突出表现。GW150914 是迄今为止了解强引力场的最佳事件。     

利用脉冲星测到引力波了?

想象一下,能将引力波探测器延伸至银河系的边缘吗?北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)正是这样的组织,通过监测河内若干脉冲星的脉冲到达时间来测量距离的改变.2020 年 NANOGrav 宣称发现脉冲到达时间出现涨落,可能是纳赫兹引力波的证据.黑洞合并可产生这种引力波,但不排除其他波源,包括宇宙弦、宇宙早期黑洞形成...     

搜寻小质量暗物质

<正>人们传统上依赖大型设备来搜寻比质子还重的暗物质粒子,但最近正将目光转向对轻质量粒子敏感的小型实验。依据暗物质粒子与各种材料中电子或原子核之间的非弹性碰撞,新的探测方案拟搜寻所谓的亚Ge V暗物质,其质量可低于质子质量的百万分之一。     

校准百万年的时钟

放射性核素铁-60(⁶⁰Fe)产生于大质量恒星超新星爆发时的核心,其半衰期大约百万年,因此它的丰度可用于追溯百万年前的天体物理事件。例如,科学家们已经根据少量的沉积在深海地壳内的⁶⁰Fe 追踪历史上太阳系附近的超新星,而这些事件可能曾影响过地球的气候。之前两次最好的⁶⁰Fe 半衰期测量结果分别发表于1984 年和2009 年,但相差近两倍。如今,一个新的实验解决了这一问题,并促使更多的相关天体物理研究(如恒星内部的核合成过程)。     

打压替代引力

正众所周知,爱因斯坦广义相对论描述万有引力,但一些试图替代相对论的引力理论也声称其合理性。不过,依据中子星并合时发出的引力波和电磁波观测,理论家们最近严格约束了这些替代引力。广义相对论(简称GR)非常成功地描述万有引力,覆盖行星、恒星、黑洞、星系等若干层次。GR预言宇宙的膨胀,但也有个短板:如何解释宇宙的加速膨胀。鉴于所有辐射、可见物质和暗物质等都施加向内"拽"的力,宇宙理应减速