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由香港中文大學 (中大) 物理系助理教授黎冠峰教授及其博士生Otto Hannuksela所率領的一支雲集美國及德國研究人員的國際研究團隊，最近發現了一個或可以驗證一種新假想粒子 — 超輕玻色子是否存在的新方法。這新方法建基於觀察較小型黑洞圍繞較大型黑洞運轉時所發出的重力波。他們的研究成果已於著名科學期刊《Nature Astronomy》發表。

利用重力波發現基本粒子 

暗物質是一種構成宇宙約85％物質的不可見物質。儘管科學家持有力的證據證明暗物質的存在，但是現時粒子物理學的標準模型未能對它的存在作出任何解釋。科學家提出暗物質或許是由超輕玻色子構成。超輕玻色子可能非常輕，以致它在巨大的天文尺度上仍然展現出量子力學效應。因此，超輕玻色子可以耦合黑洞而形成與黑洞特性互相纏繞的巨型星雲。 

重力波是時空結構中的漣漪，它在2015年被雷射波干涉儀重力波觀測站（LIGO) 科學團隊首度探測到，開啟了有關宇宙科學研究的新時代。由中大領導的研究顯示，重力波可用於研究上述黑洞或星雲系統，從而發現超輕玻色子是否存在及其性質。當星雲中一個較小型的黑洞圍繞一個巨大的黑洞運轉時，它的運轉軌跡會受到黑洞的引力與星雲的磨擦影響。因此，來自該系統的重力波會攜帶該黑洞及星雲的訊息，使科學家可以仔細研究超輕玻色子。黎冠峰教授表示：「我們的研究顯示透過進行單一量度重力波，可以通過模型選擇來驗證超輕玻色子的存在、排除訊號的替代解釋及量度玻色子的質量。」未來的重力波探測器如雷射干涉太空天線 （LISA) 或許可以發現超輕玻色子，為理解大自然中的基本粒子寫下新一章。 

學生的研究成果 

領導中大重力波研究團隊參與LIGO 科學團隊的黎冠峰教授認為，讓研究生能夠領導研究項目直至完成學業，是非常重要的一步。故此，他的研究生均有出色的表現，包括在著名的科學期刊發表論文，以及在他們的重力波學術研究生涯中成為獨當一面的研究員。來自芬蘭的博士生Otto Hannuksela主導這個發現上述新方法的研究項目。預計他將於今年暑假畢業，並前往荷蘭出任博士後研究員。 

中大的重力波研究 

黎冠峰教授的研究團隊成員來自全球各地。除了這次天體粒子物理學的新研究外，黎教授與他的團隊也利用重力波研究其他領域，包括重力透鏡、測試廣義相對論、中子星的狀態方程式、推論宇宙學參數及超新星的爆炸機制。重力波在這些領域中，是在其他難以用作探測途徑以外獨一無二的選擇。