暗物质到底由什么构成，是轴子吗？科学家有了新的进展(2)

一个著名的理论认为，暗物质是由一种称为“轴子”的假想粒子组成的，它们的集体行为就像一种在宇宙中以非常特定的频率振荡的不可见波。轴子探测器——包括HAYSTAC——的工作原理类似于无线电接收器，但不是将无线电波转换为声波，他们的目标是将轴子波转换成电磁波。具体来说，轴子探测器测量两个称为电磁场弦（electromagnetic field quadratures）的量。这些弦是电磁波中两种不同的振荡。如果存在轴子，就会产生这种振荡。

HAYSTAC探测器正在寻找轴子，轴子是可能构成暗物质的假想粒子之一。（图片来源：凯利·巴克斯Kelly Backes，此类许可允许仅以未修改的形式,以任何媒介或格式复制和分发作品材料,版权归属作者,但可以用于商业用途CC BY-ND）
寻找轴子的主要挑战是没有人知道假想轴子波的频率。想象一下，你在一个陌生的城市里，通过一个一个地调频搜索某个特定的电台。轴子猎人也做了同样的事情：他们以互不相连的步骤在广泛的频率范围内调整探测器。每一步只能覆盖很小范围的可能的轴子频率。这个小范围是探测器的带宽。
调谐收音机通常需要在每一次调谐时暂停几秒钟，看看是否找到了要找的电台。如果信号很弱而且有很多静电，那就更难了。轴子信号——即使在最灵敏的探测器中——与随机电磁波动（物理学家称之为噪声）产生的静电相比，也会非常微弱。噪声越多，探测器在每个调谐步骤中就必须停留越久，才能监听轴子信号。
不幸的是，研究人员不能指望在收音机拨盘转动几十圈后就能听到轴子广播。调频收音机的调谐频率仅为88至108兆赫（1兆赫等于100万赫兹）。与之相比，轴子频率可能在300赫兹到3000亿赫兹之间。按照当今探测器的速度，找到轴子或证明轴子不存在可能需要超过一万年的时间。