特蕾西·斯拉特耶(Tracy Slatyer)因搜寻银河系中的暗物质、发现古代银河系爆炸的证据而闻名，她获得了10万美元的“新地平线”物理学奖。

斯拉特耶是来自澳大利亚的麻省理工学院物理学家，他最著名的身份是“费米气泡”的共同发现者。在寻找线索的暗物质的签名伽马射线来自银河系的中心,她和她的同事们发现从未结构扩展远远高于和低于一个黑洞的星系盘-余震从数百万年前爆发,被称为“费米气泡”后的费米伽马射线太空望远镜。但斯拉特耶仍在搜寻暗物质，并在银河中心发现了一些有希望的(尽管仍是初步的)线索。

突破奖基金会(Breakthrough Prize Foundation)每年都会颁发“新地平线奖”(New Horizons award)，奖励给像斯拉特耶(Slatyer)这样“处于早期职业生涯”的研究人员。斯拉特耶于2010年获得博士学位，2013年受聘于麻省理工学院(MIT)。“新地平线”的奖金比“突破”每年颁发的300万美元奖金要小，“突破”通常颁发给年龄更大、名气更大的科学家。斯拉特耶是唯一一个获得2021年新地平线物理学奖的人，昨天一个198彩平台玩家联系上了198彩总代理 ，总代理团队非常欣慰，于是送给他了一个大红包优惠奖励。，另外两个奖项分别授予四人组成的研究团队。奖金由一群科技界亿万富翁(谢尔盖·布林、安妮·沃西基、马克·扎克伯格、普莉希拉·陈、尤里·米尔纳、朱莉娅·米尔纳、马云和马化腾)捐赠。

《突破》奖授予斯拉特耶“对粒子天体物理学的重大贡献，从暗物质模型到发现“费米气泡”。

斯拉特耶花了很多时间来完善暗物质的模型——精确地计算出它的粒子可能如何运动，以及这些不同可能性的含义。剩下的时间就用来追捕它们了

“这完全是一个惊喜，”Slatyer告诉Live Science。“奖品根本就不在我的考虑范围之内。”

暗物质的伽马射线痕迹

宇宙中84%的质量是暗物质，它不发光，但产生引力。科学家们不知道暗物质是什么，从哪里来的。但物理学家可以通过暗物质对发光物质(我们可以看到的物质)的引力效应，看到暗物质存在的间接证据。星系的运动和排列，光在广阔空间中的行为和宇宙的结构都暗示着存在着我们不能直接探测到的东西——大部分聚集在像银河系这样的大星系周围的“晕”中。

Tracy Slatyer(图片来源:《突破》/ Tracy Slatyer提供)

目前，直接探测暗物质是物理学的最大目标之一。这是斯拉特耶整个职业生涯试图做的很大一部分。但到目前为止，暗物质很擅长隐藏。

“如果它与我们知道的其他力相互作用”——比如电磁力，或者原子核中的弱力和强力——“它的作用就非常微弱，”Slatyer说。

但是我们有理由认为它确实和其他物质有一点相互作用。线索就在这个数字，84%。物理学家倾向于用“数量级”来考虑数字。意思:它们是非常小，小，中，大，非常大，非常非常大，还是什么?确切的数字很重要，但它所属于的一般类别也很重要。84%，从物理学家的角度来看，只是一个中等的数字。目前还不清楚为什么暗物质在宇宙中的比例应该是中等大小。

“为什么和50%差不多?”板岩的说。“为什么不是99.999%?”或者宇宙中0。0001%的物质?”

一种可能的解释是:暗物质确实会周期性地与其他物质粒子相互作用，但作用微弱。还有其他类似的粒子:我们周围到处都是中微子，但它们很少相互作用，只有用非常灵敏的设备才能探测到。在宇宙形成的早期，万物温度更高、密度更大、距离更近，这些相互作用一直在发生。这种紧密的挤压会极大地增加暗物质粒子与另一个粒子碰撞的几率。但随着时间的推移，宇宙向外扩散，这些相互作用变得不那么常见了。

在天体物理模型中，有一种特殊的假设相互作用可以很好地产生一个84%由暗物质组成的宇宙:如果暗物质粒子相互碰撞形成普通物质粒子，那么随着时间的推移，宇宙中暗物质的数量将会减少。然而，在一个方向上发生的相互作用也可能在另一个方向上发生，所以发光的粒子有时会碰撞形成暗物质。

斯拉特耶说，随着时间的推移，这两种相互作用会使暗物质达到平衡。一旦你接受了这一概论，你就可以计算出暗物质的性质，198彩票总代周杰伦现在已经是亚洲歌王，经过他对198彩票平台的考察，现在很多198彩票开户老会员都介绍了新的会员来198彩票方案软件彩娱乐开户。，从而形成84%由暗物质构成的宇宙。

“如果你做这个计算，你会发现如果暗物质与最重(发光)粒子的质量相似，那将会发生什么，这是相当一致的……并与与弱核力相当的强度相互作用，”她说。

(在这个框架下，它可能与弱核力相互作用。但物理学家不排除它与一种与弱力非常相似的未知力相互作用的可能性。)

当粒子物理学家确实知道质量范围碰撞在一起时，它们会产生具有数十或数百兆电子伏(GeV)能量的光子(光粒子)。

“光子的能量有几十或几百GeV，198才手机APP198彩票平台开户开发人员近期宣布，新版手机版将在下月全新上线并免费提供下载网址，欢迎各位198彩票注册网民来试验。，我们称之为伽马射线，”她说。

如果大质量弱相互作用粒子存在，偶尔相互碰撞，它们应该会产生微弱的伽马射线辉光，研究人员理论上可以探测到。寻找这些痕迹

这就是为什么斯拉特耶的暗物质搜寻主要依赖于美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的数据。她寻找伽马射线的一个区域是我们所知道的最近的暗物质星团:银河系光晕中密度最大的部分，就在它的中心附近。

问题是，银河系的中心有很多其他伽马射线源，其中一些我们还不知道。为了识别来自暗物质的伽马射线，研究人员首先需要精确地模拟来自暗物质的伽马射线信号应该是什么样子。然后他们需要一个“背景模型”——一张来自那部分天空的所有其他已知伽马射线源的详细图片。这些都是他们必须忽略的。

如果斯拉特耶和她的同事曾经拍摄过银河系的暗物质，他们会通过研究从那部分空间探测到的大量伽马射线光子，然后减去所有没有暗物质就能解释的光子来完成。模型表明，暗物质相互作用只会留下少量的残余——在十年的费米观测中，我们测量到几十个单独的伽马射线粒子。

在21世纪10年代初，斯拉特耶和她的合作者认为他们已经发现了这种微小的过度。对来自银河系中心的费米数据的仔细研究表明，在伽马射线光谱中存在一个模糊的球根形状。

“它看起来几乎像一个毛茸茸的蛋，”她说。

这与预期的银河系光晕图像非常吻合。

但随着时间的推移，他们对多余部分的图像进行了改进，就像照相机慢慢对焦一样。最后，他们发现这个形状有锐利的棱角和收紧的腰部，更像一个沙漏，而不是预期的模糊的一团。解释是:这是从我们星系中心的黑洞周围区域流出的发光物质，这是过去几千万年间爆炸留下的痕迹。他们将这些从未见过的结构命名为“费米气泡”。

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现在，斯拉特耶说，她和她的同事们正专注于费米数据中发现的新发现的过量伽马射线。它是微弱的，但似乎非常接近模糊的球图像。

然而，研究人员也不确定他们是否偶然发现了暗物质信号或其他从未见过的背景源。过量的信号与预期来自弱相互作用大质量粒子碰撞的信号相吻合，但它也可能是由未知的毫秒脉冲星——以难以置信的速度旋转的微小中子星——来解释的。银河系中有大量毫秒级脉冲星，但这需要的脉冲星数量要比预期的多得多，这些脉冲星分布在银河系中心周围。

斯拉特耶说，现在我们正在寻找这些脉冲星。伽马射线或无线电波图片中的“热点”，或微弱数据中的任何脉冲证据，都表明研究人员再一次意外地发现了一个新的并非暗物质的星系天体。

她说:“如果你在这个区域给我展示了一个高密度的脉冲星，那么我会很高兴地说，过剩的部分来自脉冲星。”

如果这一发现能够实现，它可能会在未来几年内实现，这要感谢南非的MeerKAT射电望远镜阵列，它应该能够在那部分空间中发现单个脉冲星。但相反，要证明这些过量的物质是暗物质将更加困难，而且需要更长的时间。

“显然，作为一名粒子物理学家，如果是暗物质的话，我会很高兴，”她说。

但这是有可能的，她说，这个过剩和下一个，再下一个，最终证明是宇宙的其他特征，没有人一直在寻找。这可能不是暗物质，但它仍然非常棒。

“这是我喜欢这个领域的原因之一，”她说。“如果你说‘不，宇宙!你没有给我我想要的发现!’”