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最深地下实验室未发现暗物质 首次捕捉无功而返

http://www.kexue.com 2013-11-01 09:54:42 中国科技网  发表评论


此次实验原本打算验证稍早时明尼苏达报告的暗物质粒子踪迹,但宣告失败

  位于美国桑福德地下研究中心的暗物质实验——大型地下氙探测器(LUX)实验于昨日夜里直播发布了第一个结果:排除了大质量弱相互作用粒子(WIMPs)作为暗物质候选者的可能,即是说寻找暗物质未获成功。此次实验原本打算验证稍早时明尼苏达报告的暗物质粒子踪迹,但宣告失败。

  自20世纪30年代起,科学家一直对暗物质及其性质十分困惑,但其就等同于“神秘”的代名词,无法与“找到了”三个字产生任何联系。目前想要寻获暗物质有两个办法:将仪器送上太空,或者放在地下。后者是一个进行暗物质探测实验的最理想所在,因为位于地下深处可很大程度上免受宇宙射线的攻击。

  但一直以来,不同的地下实验室已多次报告对暗物质粒子的观测结果,这些内容之间经常相互矛盾。英国《自然》杂志在今年初曾发文认为,位于美国南达科他州利德的桑福德地下研究中心的LUX实验,可能会在2013年推进或排除之前的部分结果,其因此有能力帮助科学家进一步了解创造宇宙的大爆炸。

  LUX实验的原理是将一个重300公斤的液态氙容器作为“搜捕”暗物质的工具。液态氙属于冷物质,重量是水的3倍。实验室目前位于地表下近1500米的深处(完全建成后将超过2.4千米),其上方是一处已关闭的金矿,该实验本被期待验证一个非常“诱人”的暗物质报告。

  报告出现在今年稍早时间,美国明尼苏达州的地下实验室——超级低温暗物质搜寻计划(Super-CDMS)发现了3个疑似暗物质事例,质量远比之前人们认为的要轻。计算结果表明其是大质量弱相互作用粒子(WIMP)的可能性为99.81%,不足5西格玛水平,并不会作为暗物质证据进行发布,但一直被认作是“最有前途”的暗物质线索。然而,经过LUX实验三个月的“狩猎”,研究人员宣布了第一个探测结果:尽管可以确定探测器正如计划中一样灵敏,但并没有寻找到暗物质的确凿证据,这类信号主要来自于背景。

  LUX团队成员理查德·盖茨克尔表示,他很担心这些轻质量的WIMP模型已经没前途了。但LUX实验未来仍然光明,其将跨越更广的范围内进行搜索,并可能会发现较重暗物质的迹象。另一成员丹·麦肯锡说,LUX就像一台机器,能搜查非常广泛的暗物质候选者。

  目前在世界范围内有多个暗物质探寻实验,除Super-CDMS和LUX外,还包括阿尔法磁谱仪(AMS)项目、意大利的Xenon1T探测器等。今年初,丁肇中团队已公布了阿尔法磁谱仪项目首批研究成果,表示已收集到40万个正电子,数据误差仅1%,且观察到宇宙射线流中正电子存在的比率符合暗物质存在的理论预测。

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