麻省理工學院（MIT）粒子物理學家Kerstin Perez正在尋找暗物質的蹤跡
发布时间：2025-11-02 18:47:35 来源：眉目傳情網 作者：林二汶
麻省理工學院（MIT）粒子物理學家Kerstin Perez正在尋找暗物質的蹤跡
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：麻省理工學院（MIT）的粒子物理學家Kerstin Perez正在尋找暗物質的蹤跡。這種看不見的物質體現了宇宙中84%的物質，並被認為是一種強大的宇宙“膠水”，使整個星係不至於旋轉分離。然而，這些粒子本身在普通物質上幾乎沒有留下任何痕跡，從而挫敗了迄今為止的所有探測努力。
Perez希望，將於2022年底發射到南極平流層的高空氣球實驗，將在它留下的粒子中捕捉到暗物質的間接跡象。這樣的發現將大大照亮暗物質難以捉摸的本質。
Perez共同領導的這項實驗是通用反粒子光譜儀（即GAPS），這是美國宇航局資助的一項任務，旨在探測暗物質湮滅的產物。當兩個暗物質粒子碰撞時，人們認為這種相互作用的能量可以轉化為其他粒子，包括反氘子--這些粒子然後作為宇宙射線穿過銀河係，可以穿透地球的平流層。如果反氘子存在，它們應該來自天空的各個角落，Perez和她的同事們希望GAPS將處於合適的高度和靈敏度來探測它們。
Perez說：“如果我們能夠說服自己這真的是我們所看到的，這可能有助於為我們指明暗物質是什麽的方向。”她今年被授予麻省理工學院物理係的終身職位。
除了GAPS之外，Perez的工作主要是開發方法，在超新星和其他由地麵和太空望遠鏡捕捉到的天體物理現象中尋找暗物質和其他奇異粒子。
她說：“我們測量了這麽多關於宇宙的信息，但我們也知道我們完全缺少宇宙所由的大塊內容。除了我們所知道的那些，還需要有更多的構建塊。而我已經選擇了不同的實驗方法去尋找它們。”
Perez在西費城出生和長大，她主要喜歡藝術和手工藝，繪畫和設計，以及建築。“我有兩把膠水槍，我記得我喜歡建造娃娃屋，不是因為我非常關心娃娃，而是因為它是一個你可以購買和建造的東西，”她回憶道。
她追求藝術的計劃在高中時出現了轉機，當時她參加了她的第一堂物理課。對她的同學來說具有挑戰性的材料對Perez來說更加自然，她在第二年報名參加了物理學和微積分的學習，由同一位具有感染力的老師教授。
“有一天，他做了一個推導，占了三分之二的黑板，他站在後麵說：‘這不是很美嗎？我不能擦掉它。然後他在它周圍畫了一個框架，並在那小小的三分之一的黑板上為其餘的班級工作’，”佩雷斯回憶說。“我感受到的就是這種熱情。”
受此鼓舞，她在高中畢業後前往哥倫比亞大學，在那裏攻讀物理學專業。為了獲得研究經驗，她在一個納米技術實驗室做誌願者，為碳納米管成像。
“那是我的轉折點，”Perez回憶說。“我所有關於建造、創造和想要設計東西的背景在這個物理學背景下匯集在一起。從那時起，我就對實驗物理學研究產生了興趣。”
她還碰巧上了麻省理工學院的Janet Conrad教授的現代物理學課程，她當時是哥倫比亞大學的教授。這門課向學生們介紹了粒子物理學和正在進行的探測暗物質和其他異類粒子的實驗。引起最大反響的探測器是位於日內瓦的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機。大型強子對撞機將是世界上最大的粒子加速器，預計很快就會上線。
從哥倫比亞大學畢業後，Perez進入加州理工學院，在那裏她有機會去歐洲核子研究中心作為其研究生工作的一部分。這段經曆非常寶貴，因為她幫助校準了大型強子對撞機的一個像素探測器，該探測器被設計用來測量普通的、眾所周知的粒子。
Perez表示：“那段經曆告訴我，當你第一次打開你的儀器時，你必須確保你可以測量你知道的東西，真的很好，然後你才能聲稱你在看任何新東西。”
在結束了她在歐洲核子研究中心的工作後，她開始有了一個新的想法。當大型強子對撞機被設計成人為地將粒子粉碎以尋找暗物質時，一些較小的項目正在太空中尋找同樣的粒子，即它們的自然環境。
Perez說：“我們擁有的所有關於暗物質的證據都來自於天體物理學觀測，所以在那裏尋找線索是有意義的。我希望有機會，從頭開始，從根本上設計和建立一個可以告訴我們關於暗物質的實驗。”
帶著這個想法，她回到了哥倫比亞大學，在那裏她加入了正在努力使氣球實驗GAPS啟動的核心團隊。作為博士後，她開發了一種具有成本效益的方法來製造該實驗的1000多個矽探測器，此後繼續領導該實驗的矽探測器項目。然後在2015年，她接受了靠近她家鄉的哈弗福德學院的一個教職。
"我在那裏呆了一年半，絕對喜歡那裏，"Perez說。
在哈弗福德學院時，她不僅投身於物理學研究，而且還從事教學。學院為教師們提供了一個幫助改進他們的講座的項目，每位教授每周與一名本科生會麵，後者接受培訓，觀察他們的教學風格並給予反饋。Perez與一名有色人種的女學生結成對子，有一天她向Perez分享了她在一門入門課程中所經曆的不太愉快的經曆，這最終使她不願意申報計算機科學專業。
聽了這個學生的話，Perez認識到了一種親情和一種使命。從那時起，除了她的物理學工作，她開始探索一個新的研究方向：歸屬感。
她與社會心理學家接觸，了解多樣性和包容性的問題，以及造成物理學、計算機科學和其他STEM學科代表性不足的係統性因素。她還與教育研究人員合作，開發課堂實踐，以鼓勵學生的歸屬感，以留住代表性不足的學生為動機。
2016年，她接受了加入麻省理工學院物理學係的邀請，並帶來了她在哈弗福德學院開始的包容性教學的工作。在麻省理工學院，她在粒子物理學的研究和教學之間取得了平衡，並建立了一個更具包容性的課堂。
Perez說：“導師們很容易認為，‘我必須完全修改我的教學大綱，改變我的課堂，但我有那麽多的研究，而教學是我工作的一小部分，坦率地說，很多時候都沒有回報’。但如果你看一下研究，它不需要很多。作為站在教室前麵的教師，我們所做的小事才會有大的影響。”
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