受《冰雪奇緣》電影啟發,物理學家認為可利用「過冷水」檢測暗物質
https://tinyurl.com/yxwl9ntv
也許你有看過這種實驗影片:把一瓶水從冰箱裡拿出來,接著用力一晃竟然神奇的瞬間結
冰。那不是魔術,而是「過冷水」。物理學家 Matthew M. Szydagis 在看了這些實驗影
片、以及迪士尼電影《冰雪奇緣》後,從中想出過冷水的新特性:也許某些未知的暗物質
粒子可與過冷水相互作用。
大部分人都知道水在 0℃ 時會結凍,但實際上沒有那麼簡單,如果嚴格控制某些條件,
則液態水溫度可以低於攝氏零度(冰點)但不結冰,此時的水就稱為過冷水(
supercooled water),為一種自然物理現象。通常,這種水為乾淨到不含塵埃雜質的純
水,且裝水的容器乾淨平滑,缺少冰晶可依附的晶核。
所謂結冰其實是結晶過程,如果原本水中已存在結晶核,則低於標準熔點(對水而言稱為
冰點)的水分子就會在核周圍形成結晶結構,依附在冰晶上,也就是結冰現象。但是有些
水太潔淨,不含塵埃和雜質,容器也平滑無劃痕,水分子缺少晶核依附而無法結晶,於是
即使溫度低於冰點(標準壓力下 0℃),水仍然會維持在液體狀態。
不過只要過冷水一受到某種形式的干擾,比如搖動、壓力改變、遇見結晶核等,就會瞬間
凝結成冰,真實情景你可以從下方的實驗影片簡單瞧瞧。
https://www.youtube.com/watch?v=ph8xusY3GTM
▲ 影片 2:00 處,實驗人員把水從冰箱中拿出來,2:24 處,把水瓶用力一晃,水瞬間
由上往下結冰。
現在,紐約州立大學奧爾巴尼分校物理系助理教授 Matthew M. Szydagis 團隊在顯微鏡
觀察下證明,某些粒子在與過冷水水分子碰撞時,也可能引發過冷水凍結,這其中或許就
包括難以捉摸的暗物質粒子。
在團隊實驗中,研究人員將水冷卻至 -20°C,接著用不同類型的粒子碰撞水分子,發現
有一些粒子(比如中子)可觸發過冷水結凍,其他形式則不會(比如伽馬射線)。
這表明,也許未來,我們可以開發基於過冷水的新型暗物質探測器,科學家認為暗物質其
實一直漂浮在我們身邊,但它們幾乎不與正常物質相互作用,以至於科學家找不到它們。
如果一些假設的暗物質粒子如:微中子(已探測到)、大質量弱交互作用粒子(還是假想
粒子)等碰巧會與過冷水分子相互作用、引起自發凍結,在排除其他形式的干擾下,或許
就會是證實暗物質粒子存在的方法之一。
該團隊在 2019 年美國物理學會的會議上發表這項研究。
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呃.....冰雪奇緣有那個部份會讓人想到過冷水可以用來檢測暗物質呀!
為啥我看完後只覺得迪士尼也在玩百合而已......
作者:
efkfkp (Heroprove)
2019-04-19 06:30:00一般人被蘋果砸到也只會想吃蘋果啊XD
還好牛頓不是生在熱帶,不然砸到頭的不是椰子就是榴槤
問題是你怎麼濾掉其他粒子 又怎麼知道測到的是暗物質?
作者:
bnn (前途無亮回頭是暗)
2019-04-19 07:28:00雲霧室早就有啦,第一次試圖改用不穩定液態而非氣態吧
作者:
iamoldtwo (目標:單手腳離地拉單桿)
2019-04-19 08:37:00科學史將收錄冰雪奇緣www
作者: jjvh (官人) 2019-04-19 09:04:00
應該是你只要刺激安娜他就結凍,所以還蠻像的XD
作者:
jidrwm (jidrwm)
2019-04-19 09:27:00所以女王噴冰是灑出過冷水並改變壓力之類的?嗯...
let it interact~ let it interact~
作者:
ks007 (kksskk)
2019-04-19 11:07:00過冷水我知道 暗物質是什麼
作者:
lbowlbow (沉睡的小貓)
2019-04-19 11:41:00冰雪奇緣的那個瞬間全部結冰效果蠻接近過冷水的反應