[新聞] 受冰雪奇緣啟發，學者試用過冷水測暗物質

[wizardfizban (瘋法師)]

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......

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                         「星耀如眼，賜吾輩目光。
                           取吾奉獻，予吾輩力量。
                           此等威力，暗夜淚光芒。」
                                             ─黑暗祭禮

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推 efkfkp: 一般人被蘋果砸到也只會想吃蘋果啊XD
推 hedgehogs: 還好牛頓不是生在熱帶，不然砸到頭的不是椰子就是榴槤
推 rp20031219: 什麼話 百合大作可是半點不遜色科學成就
→ ykes60513: 問題是你怎麼濾掉其他粒子 又怎麼知道測到的是暗物質?
推 papertim: 科學家跟你想的不一樣
→ bnn: 雲霧室早就有啦,第一次試圖改用不穩定液態而非氣態吧
→ goldman0204: 我記得台灣好像有個食物是用這招做出來的~熊熊忘記
推 iamoldtwo: 科學史將收錄冰雪奇緣www
推 emmy41124: 所以人家是科學家
推 jjvh: 應該是你只要刺激安娜他就結凍，所以還蠻像的XD
推 jidrwm: 所以女王噴冰是灑出過冷水並改變壓力之類的？嗯...
→ yeswecannot: let it interact~ let it interact~
推 ks007: 過冷水我知道 暗物質是什麼
推 rockmanx52: 過冷水的機制有人拿來做飲料就是了
推 lbowlbow: 冰雪奇緣的那個瞬間全部結冰效果蠻接近過冷水的反應
噓 leo125160909: WIMP就只是理論缺失產生的錯誤結論，一定找不到