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国际社会关注中国开展最深暗物质试验

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-03-19 编辑:语录

作者:张冬冬资料来源:中国科学新闻出版:2013

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国际社会关注中国最深的暗物质实验

-全球合作还是势在必行

PandaX位于四川省锦屏山 图为移除碎石的传送带。

照片来源:沃尔夫冈洛伦佐

我们想证明世界级的暗物质研究在中国是可能的 本报见习记者张冬冬在地下1000多米处。物理学家正在使用液态氙设置陷阱来捕捉猎物:假想的暗物质粒子,其中很少有粒子在穿过地球的过程中会与普通物质相互作用。 每个陷阱的建造需要1000万美元,但是这个实验可以探测到宇宙中85%的暗物质,所以花费相对较少。 然而,真的有必要在地球上设置四个这样的陷阱吗?

据《自然》杂志报道,中国的潘达克斯实验最近加入了意大利、美国和日本的研究行列。 该实验拥有世界上最深的实验室,位于四川省锦屏大理山下2500米 潘达克斯今年将开始使用120公斤液态氙来探测暗物质,研究团队希望在2016年将使用量增加到1吨,这意味着该实验将比其他暗物质研究进展得更快。 “我们想证明世界级的暗物质研究在中国是可能的 潘达克斯项目发言人、上海交通大学物理学家季向东说

西方国家的暗物质研究人员对该计划的目标感到兴奋,但有些人怀疑它会导致重复工作。 “不值得把我们的钱花在不同的直接测试实验上 加州SLAC国家加速器实验室的天体物理学家斯特凡芬克说 他承认他的观点有偏见他通过在空中寻找可能的伽马射线信号间接探测到暗物质

多重液态氙实验的出现反映了暗物质探测研究的混乱和各国解决物理学前沿问题的雄心。 对星系旋转和宇宙背景辐射的观测表明,宇宙中约85%的物质存在重力,但不发光。 主要理论表明这种暗物质以弱相互作用的大质量粒子的形式存在 如果它们存在的话,它们会偶尔与普通物质的原子核碰撞,所以它们基本上是在一大堆原子密集的物质中被探测到的,比如液态氙当与原子核碰撞时,这种物质会产生光。

这个实验是在地下进行的,目的是减少类似于弱作用粒子的宇宙射线的干扰 迄今为止,科学家们还没有发现任何东西 位于意大利阿奎拉附近的XENON100取得了最大进展。到目前为止,它已经运行了225天,没有检测到弱波信号,因此消除了粒子质量更大、相互作用更强的可能性。 未来几个月,氙合作组织(XENON Cooperation Organization)将开始将液态氙的使用量增加到1吨以上,其检测灵敏度将提高100倍。

潘达克斯项目是在中国国家自然科学基金和科技部资助相关研究团队时启动的。 经过两年的建设,该团队于2011年在锦屏山下建立了一个小型实验室。 尽管冀向东认为在中国中部进行实验有许多挑战,但潘达克斯项目仍希望在今年年底之前将XENON100目前的灵敏度与较轻的软骨头相匹配。 几天前,由于液氮供应的延迟,该小组无法进行冷却实验。 然而,因为PandaX比其他实验室深1000米,所以更容易屏蔽宇宙射线,这将使液态氙的使用更容易升级。

中国已经通过加入包括美国大学在内的一些大学为潘达克斯项目拨款1500万美元,但研究团队仍然希望有更多的国际合作伙伴。 今年1月,潘达克斯申请与美国能源部(DOE)合作,后者尚未与中国基金会达成任何协议,但遭到拒绝。 能源部正在资助一个除氙合作之外的研究小组:在南达科他州霍姆斯特克金矿的一个大型地下氙(LUX)实验。

Homestake曾经是大型地下实验室的候选人 然而,实验室的资助者美国国家科学基金会(NSF)在2010年放弃了这个想法,让能源部独自负责实验室,并承担持续维护的全部费用,以防止矿井发生山洪。

芝加哥大学的物理学家胡安衣领说LUX可能是所有氙实验中最脆弱的。 他正在进行一些小实验来探测较轻的软骨头 “目前的资金状况非常糟糕 ”他说 能源部已经宣布计划在10月份减少资助大型暗物质实验室的数量,LUX首当其冲。 XENON100由国家自然科学基金资助,因此将在这一筛选过程中存活下来。

LUX发言人、罗德岛布朗大学物理学家里克盖茨凯尔(Rick Gaitskell)表示,美国需要自己的地下实验室来维持其在暗物质研究领域的地位。 他问,“为什么我们要放弃我们的领先地位,把我们所有的实验转移到海外?”

潘达克斯很可能成为世界上最好的地下实验室,季向东说合作是大势所趋。 国际组织不能同时资助两个以上使用大型探测器的氙实验。他说美国需要选择放弃一些实验。 与此同时,许多团队合作推广这项技术的想法并不坏。 “这将有助于建立最终的暗物质实验 "

《中国科学报》 (2013-02-25第三版国际)

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