Asimina Arvanitak
来历：举世科学
暗物质粒子是什么？这是萦绕在一切理论物理学家心中的疑团。物理学家相继提出了轴子、WIMP粒子等暗物质候选粒子，也企图经过天上地下的多个试验寻觅暗物质，但它们依然未见踪迹。比较于这些微观国际中的候选粒子，希腊理论物理学家Asimina Arvanitaki提出的暗物质理论满足斗胆。在她看来，构成于黑洞超辐射的暗物质粒子，足足有一颗行星那么大！这个与众不同的假说，是怎样提出的？
特立独行
“起先，咱们也觉得这很荒唐。” 在加拿大圆周理论物理研讨所的办公室中，Asimina Arvanitak这样说道。天文学家估测，国际中存在看不见的暗物质，它们为星系聚在一起供给引力。关于Arvanitak的主意——黑洞发作的行星巨细的漩涡状粒子云便是暗物质，咱们一点都不惊奇。
这可是Arvanitaki的特长，她是榜首位在圆周理论物理研讨所取得教授职称的女人。她喜爱把被忽视的主意（不论它们听起来多么遥不行及）拿出来，然后规划出奇妙、廉价的试验来查验它们。
Arvanitaki的专业才能，再加上她与众不同的作业风格，让她在这一范畴独具匠心。“我很简单感到无聊，”她说，“我想看看特别的东西。不然，还有什么含义呢？”
Arvanitaki喜爱太空，也喜爱轿车，但她不得不在上高中时，在工程学和物理学之间作出挑选。“我知道，我更感兴趣的是工作为什么会发作，而不是怎么发作。”
现在，她的方针是发现一些真实有意思的东西。粒子物理学的规范模型方程不只描绘了已知的一切粒子，还包含了这些粒子经过除了引力外的别的三种力怎么彼此作用。尽管这现已满足巨大了，但依然远非完美：它没有说到引力，也没有说到暗物质，并且也不能解说引力为什么如此弱小，比方你每拿起一杯水就相当于克服了整个星球的引力。
这些疑团的头绪本应来自于物理学的旗舰试验——坐落于瑞士日内瓦邻近的大型强子对撞机（LHC）。许多业内人士都在期盼，大型强子对撞机能找到超对称粒子。超对称理论为每一个已知粒子引入了一个超重火伴，这或许能够解说暗物质的存在。但许多人对此表明置疑，还有一些人则提议缔造更大的对撞机。
“作为年轻人，咱们多少知道，许多办法都现已测验过了。咱们不想只研讨他人现已研讨过的东西。”所以，其时在斯坦福大学读研讨生的Arvanitaki开端将目光投向那些不行能在对撞机中呈现的东西。
黑洞旁的轴子
她被“轴子”（axion）所招引。轴子是20世纪70年代提出的一种设想粒子，假如能证明轴子的存在，将破解粒子物理学范畴的一个未解之谜——强彼此作用的电荷-宇称问题。轴子十分轻，不带电荷，是暗物质的或许候选者。但问题是，轴子简直不与国际间任何物质发作彼此作用，所以它们永久不会呈现在大型强子对撞机上。这或许是轴子失宠的原因之一。
2010年，为了复生轴子理论，Arvanitaki和搭档引入了弦论。弦论提出了十维空间（尽管还有待查验），除了实际国际中的四维，其他六维有必要满足紧致，不然咱们就能探测到它们了。依据Arvanitaki的观念，正是这种丰厚的超维度结构发作了各种超轻轴子——她称之为“string axiverse”。
行星巨细的粒子云，正是依据这一猜测。当Arvanitaki写出“axiverse”的字符时，一位搭档问她是否听说过黑洞超辐射。Arvanitaki没听过。可是，在花了一年时刻思考后，她开端意识到，假如轴子的确存在，黑洞超辐射或许会让咱们发现轴子。
超辐射是一种在某些类型的激光中倍增光子的齐备进程，相同适用于天体物理标准。假如你有一个光子（依据量子力学，一起也是一种波），你向旋转的黑洞发射它，它会从黑洞中提取能量和角动量。换句话说，黑洞会给光子一个力。现在，假如你进行相同的操作，可是把无停止质量的光子换成有质量、带引力的粒子，比方轴子，状况就不相同了。
“轴子波从旋转的黑洞散射，因为黑洞的引力，随后又反弹回来，如此往复。黑洞会不断将一些能量加给它们，终究轴子呈指数增强。”Arvanitaki说。黑洞超辐射会发作一团由轴子构成的巨大粒子云，这些轴子将以有序的方法摆放，她弥补说，“这很像原子轨道的形状，仅仅规划更大”。
黑洞超辐射构成粒子云的进程
问题是，为了制作这些所谓的“黑洞原子”，轴子的波长有必要与黑洞的直径相同。波长与质量成反比，但轴子偏偏归于质量超轻的粒子。“咱们倾向于以为粒子很小，但理论上讲，它们没有理由不行以像星系相同大，”Arvanitaki说。
对少数人来说，这并不生疏。Arvanitaki与搭档最近发现，轴子云可见于引力波的信号中。在这种状况下，不需要黑洞彼此磕碰，云团内轴子之间的磕碰湮灭会发作引力子——构成引力波的粒子。轴子和黑洞的结合，戏剧性地发作了Arvanitaki所描绘的在各个方向都闪耀着的“引力信号”。Arvanitaki期望从引力波信号中找到这样特征性的信号。为此，她一向与LIGO的研讨人员协作，预备探测器的第三次运转。这次运转在本年4月开端后，当即检测到了引力波。估计每隔几周，研讨团队就会持续发现引力波信号。她将从这些信号中，持续寻觅暗物质的头绪。
