科学探索|MIT天体物理学正在寻找暗物质的踪迹 MIT天体物理学正在寻找暗物质

麻省理工学院（MIT）的粒子物理学家Kerstin Perez正在寻找暗物质的踪迹。这种看不见的物质体现了宇宙中84%的物质，并被认为是一种强大的宇宙“胶水” ，使整个星系不至于旋转分离。然而，这些粒子本身在普通物质上几乎没有留下任何痕迹，从而挫败了迄今为止的所有探测努力。

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Perez希望，将于2022年底发射到南极平流层的高空气球实验，将在它留下的粒子中捕捉到暗物质的间接迹象。这样的发现将大大照亮暗物质难以捉摸的本质。
Perez共同领导的这项实验是通用反粒子光谱仪（即GAPS），这是美国宇航局资助的一项任务，旨在探测暗物质湮灭的产物。当两个暗物质粒子碰撞时，人们认为这种相互作用的能量可以转化为其他粒子，包括反氘子--这些粒子然后作为宇宙射线穿过银河系，可以穿透地球的平流层。如果反氘子存在，它们应该来自天空的各个角落， Perez和她的同事们希望GAPS将处于合适的高度和灵敏度来探测它们。
Perez说：“如果我们能够说服自己这真的是我们所看到的，这可能有助于为我们指明暗物质是什么的方向。”她今年被授予麻省理工学院物理系的终身职位。
【科学探索|MIT天体物理学正在寻找暗物质的踪迹】除了GAPS之外， Perez的工作主要是开发方法，在超新星和其他由地面和太空望远镜捕捉到的天体物理现象中寻找暗物质和其他奇异粒子。
她说：“我们测量了这么多关于宇宙的信息，但我们也知道我们完全缺少宇宙所由的大块内容。除了我们所知道的那些，还需要有更多的构建块。而我已经选择了不同的实验方法去寻找它们。”

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Perez在西费城出生和长大，她主要喜欢艺术和手工艺，绘画和设计，以及建筑。“我有两把胶水枪，我记得我喜欢建造娃娃屋，不是因为我非常关心娃娃，而是因为它是一个你可以购买和建造的东西， ”她回忆道。
她追求艺术的计划在高中时出现了转机，当时她参加了她的第一堂物理课。对她的同学来说具有挑战性的材料对Perez来说更加自然，她在第二年报名参加了物理学和微积分的学习，由同一位具有感染力的老师教授。
“有一天，他做了一个推导，占了三分之二的黑板，他站在后面说：‘这不是很美吗？我不能擦掉它。然后他在它周围画了一个框架，并在那小小的三分之一的黑板上为其余的班级工作’ ， ”佩雷斯回忆说。“我感受到的就是这种热情。”
受此鼓舞，她在高中毕业后前往哥伦比亚大学，在那里攻读物理学专业。为了获得研究经验，她在一个纳米技术实验室做志愿者，为碳纳米管成像。
“那是我的转折点， ”Perez回忆说。“我所有关于建造、创造和想要设计东西的背景在这个物理学背景下汇集在一起。从那时起，我就对实验物理学研究产生了兴趣。”
她还碰巧上了麻省理工学院的Janet Conrad教授的现代物理学课程，她当时是哥伦比亚大学的教授。这门课向学生们介绍了粒子物理学和正在进行的探测暗物质和其他异类粒子的实验。引起最大反响的探测器是位于日内瓦的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机。大型强子对撞机将是世界上最大的粒子加速器，预计很快就会上线。