在20世纪60年代初，彭兹亚斯和威尔逊在进行射电天文学研究时发现了一个意外的低水平背景噪音。后来，这个噪音被证实是宇宙微波辐射背景，是灼热早期宇宙膨胀的重要证据之一。超轻暗光子通过与光子的动力学混合可以呈现出类似光子的电磁相互作用。因此，作为弥散在宇宙中的暗物质的候选者，超轻暗光子暗物质可以表现出类似于宇宙微波背景辐射的行为。如果现代射电望远镜仔细聆听，可能会听到来自黑暗世界的微妙声音。
清华大学物理系、清华大学高能物理中心的安海鹏副教授和合作者提出利用射电望远镜直接寻找暗光子暗物质的新方法。暗光子暗物质可以在地面上的射电望远镜的反射板或偶极天线上引起电子振荡，从而在望远镜的探测器上产生单频的射电信号。其频率与暗光子质量相同。安海鹏副教授和合作者利用我国500米口径球面射电望远镜（中国天眼，FAST）的观测数据在1-1.5GHz寻找暗光子暗物质产生的信号，给出了在这个区域上对暗光子暗物质最强的实验限制。研究表明，已有的低频阵列射电望远镜（LOFAR）和在建的平方千米阵列射电望远镜（SKA），以及未来FAST望远镜将能够达到更高的灵敏度，有发现暗物质的潜力。
（左）暗光子暗物质在FAST镜面上转化成普通光子的示意图；(右) 本文结果被暗光子综述网站收录（见其中FAST）；另外，LOFAR（Sun）是根据安海鹏副教授和合作者之前发表的理论文章（Phys.Rev.Lett. 126 (2021) , 181102）结合LOFAR太阳观测数据得到的新结果。
5月2日，相关研究成果以“利用射电望远镜直接探测暗光子暗物质”（Direct detection of dark photon dark matter using radio telescopes）为题，发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。文章被列为物理学特别推荐(Featured in Physics)，并受到美国物理学会（APS）的推荐报道。
按照高能物理学界的惯例，清华大学安海鹏副教授、北京大学葛帅良博士、紫金山天文台博士生国文清和黄晓渊研究员、北京大学物理学院刘佳研究员和北京大学本科生卢志垚作为论文作者，依姓氏英文字母顺序共同署名。上述工作得到国家自然科学基金、科技部、中国科学院、江苏省双创人才、清华大学笃实专项、北京大学高能物理研究中心、北京大学博雅博士后、博士后国际交流计划引进项目、北京大学建设世界一流大学（学科）和特色发展引导专项资助。
论文链接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.181001
供稿：物理系
题图设计：曾仪
编辑：李华山
审核：郭玲
2023年05月25日 15:58:28
