四川錦屏地下實驗室 「貓熊」探測暗物質

本報訊

四川雅礱江錦屏水電站地下2500米處的中國錦屏地下實驗室,一隻「熊貓」正茁壯成長。它不會耍寶賣萌,卻在窺視宇宙「幽靈」——暗物質。

這只「熊貓」名爲PandaX是「粒子和天體物理氙探測器」的英文簡寫,該實驗利用在空氣中提純的惰性元素氙作爲探測媒介來尋找暗物質,由上海交通大學牽頭組織。

記者近日從該實驗組瞭解到,目前探測器核心區液氙的規模正從一期120公斤級升級至二期500公斤級,2015年升級完成後將有望成爲世界上最靈敏的暗物探測器。

上海交通大學教授、中國「千人計劃」專家季向東將暗物質比喻成宇宙中的「幽靈」。他說,迄今的研究和分析表明,暗物質在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質,我們通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%。而暗物質跟普通物質幾乎不相互作用,所以探測困難。暗物質和暗能量被稱為21世紀現代物理學和天文學晴朗天空中的「兩朵烏雲」。

據瞭解,PandaX採用液氙技術,即將氙氣製冷至零下100攝氏度,當暗物質跟氙原子發生碰撞時,氙原子就會發光,同時也會產生自由電子。科學家的工作就是想辦法把這些微弱的光和幾個自由電子探測出來,同時確認這些信號不是由其他原因引起的。

據上海交通大學物理與天文系特別研究員劉江來介紹,如果說暗物質是宇宙中的「霧霾」,地球則是在霧霾中行駛的汽車,當霧霾中的顆粒撞擊汽車就會發出「響聲」,探測器的任務就是要把這種「響聲」記錄下來。

本世紀以來,國際上相繼開展了20多個暗物探測實驗。意大利DAMA/LIBRA實驗、美國CoGeNT和CDMS兩個實驗以及德國CRESST實驗先後宣稱發現了疑似輕質量暗物質的信號,這類實驗的主要困難是宇宙綫以及地球上無處不在的放射性。對於PandaX來說,它上面2500米厚的岩石層將宇宙綫通量降到極低,同時岩石主要是大理石,不存在多少輻射材料,遠離會導致錯誤信號的輻射源。

2014年8月,PandaX實驗組公布了一期實驗獲得的首批數據,對以往國際上發現的疑似輕質量暗物質信號提出質疑。(新聞來源:新華社港台部) 

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