突破物理瓶頸！SQUIRE計劃上天揭秘暗物質，地球成“超級粒子源”

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最近物理學界有個大動作，中國要在空間站搞個叫SQUIRE的實驗。

目標挺明確，就是解決那些讓科學家頭疼多年的“老問題”比如暗物質到底是啥，引力和量子力學為啥合不到一塊兒。

這事兒聽著玄乎，但背后全是實打實的科學邏輯。

從“標準模型”到“軸子假說”物理學的“未解之謎”

咱們中學學的物理課本，到了大學就發現有些地方說不通了。

物理學界有個“標準模型”，把基本粒子和它們之間的相互作用講得挺清楚，比如電子、夸克這些小東西咋回事，電磁力、強核力、弱核力咋作用，都能解釋。

但這模型不是萬能的，宇宙里95%的東西它都解釋不了暗物質占27%，暗能量占68%，剩下那5%才是咱們能看到的星星、星系。

搞不清這些“暗”東西，物理學就像缺了一塊的拼圖。

科學家們猜，暗物質可能是一種叫“軸子”的粒子，或者類似軸子的東西。

這軸子1970年代就有人提出來了，說它質量特小，不帶電，平時跟普通物質不咋互動，所以很難被發現。

但它可能通過“自旋”這種內稟屬性和普通物質產生點聯系，就像兩個背對背的人，雖然不說話，但可能通過磁場之類的“暗號”有點感應，科學家管這叫“自旋相關相互作用”，還會產生一種“贗磁場”的現象。

如此看來，要找暗物質，就得想辦法捕捉這種微弱的“暗號”。

地面實驗室試過不少辦法，比如用大磁鐵、深地下探測器，但效果都一般。

SQUIRE計劃就是換了個思路把實驗室搬到太空去。

太空實驗室的“神操作”把地球當“粒子源”

地面實驗室為啥不行？首先是“站著不動”的問題。

咱們在地球上，相對那些可能的暗物質粒子，參考系是靜止的，信號太弱，容易被各種噪聲蓋住。

其次是“源不夠大”，實驗室里用的釤鈷磁體，能讓周圍電子極化，但數量有限，跟宇宙級別的“源”比，就是小巫見大巫。

太空就不一樣了。

中國空間站每秒飛7.67公里，這速度不是白給的。

它帶著實驗設備高速運動，相對那些可能的軸子，就像開著車追信號，能把靜態的微弱信號“晃”成周期性的交流信號，有點像把收音機調到特定頻道，雜音少了，想聽的臺就清楚了。

更絕的是，SQUIRE計劃把整個地球當成了“極化源”。

地球有磁場，地幔和地殼里的電子在磁場作用下，會像排隊一樣極化排列，總數能到10的42次方量級。

這數字聽著嚇人，但你想想，實驗室那點磁體里的電子，跟地球比，就像一杯水和整個海洋。

這么大的“源”，產生的信號強度自然不是地面能比的。

空間站繞地球一圈約1.5小時，這個周期剛好把信號調到毫赫茲頻段，完美避開了地面電磁噪聲的干擾。

如此看來，把實驗室搬上太空，不是拍腦袋的決定，是真的解決了地面實驗的根本性問題。

當然，太空實驗也有麻煩。

輻射強，溫度忽冷忽熱，電磁環境復雜，機械振動也會影響精密測量。

SQUIRE計劃搞了個“雙惰性氣體自旋傳感器”，用氙-129和氙-131兩種同位素，通過差分測量消除噪聲，據說能把噪聲壓下去一萬倍。

還裝了先進的光纖陀螺儀，實時追蹤振動，主動補償誤差，最后精度能到0.65飛特斯拉這精度，相當于在上海能看到北京一根頭發絲的晃動。

原型機在實驗室模擬時，1165秒內就達到了4.3飛特斯拉的測量精度。

這意味著啥？那些以前根本捕捉不到的微弱物理信號，現在有可能被“揪”出來了。

未來這計劃還有更大的野心。

科學家想搞“天地一體化”量子傳感網絡，天上的軌道傳感器和地面實驗室連起來，組成立體探測陣列，專門搜“軸子暈”理論上暗物質在星系周圍形成的暈。

對那些作用距離超過1000公里的奇異相互作用，靈敏度打算提高6到7個數量級。

以后說不定還能把這套技術用到行星際探測器上，木星、土星這些大天體，本身就是天然的極化源，到時候整個太陽系都成了物理學實驗室。

SQUIRE計劃說到底，是想幫物理學界邁過那道坎。

標準模型用了幾十年，功勛卓著，但暗物質、暗能量這些“bug”修不了，就得換個思路。

把實驗室搬到太空，用地球當“源”，靠高速運動調信號，這些操作看著大膽，但都是基于實打實的物理原理。

說不定哪天，SQUIRE計劃真的找到了軸子，或者發現了新的相互作用，到時候咱們中學物理課本就得改寫了。

畢竟，物理學的進步，從來都是敢想敢干出來的。