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登录日期：2016-07-01 【编辑录入：lrylry】 文章出处：《新华每日电讯》2016年7月1日第15版 |
| PandaX:在地下捕捉“宇宙幽灵”的熊猫 |
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作者：记者李华梁
阅读次数：5445
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中国粒子和天体物理氙探测器二期试运行,有可能率先发现暗物质信号
如果把暗物质比作宇宙中的“雾霾”,那么地球就是在“雾霾”中行驶的汽车,“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”,PandaX的任务就是把这种“响声”记录下来。PandaX项目二期试运行的数据正逼近目前国际领先的美国LUX实验,进一步缩小了暗物质存在的范围 新华社成都6月29日电(记者李华梁)探测“宇宙幽灵”暗物质是目前与宇宙相关的重大前沿科研领域之一。在地处四川地底2400米的中国锦屏地下实验室,一只“熊猫”正在寻找目前还是理论存在的暗物质。
科研领域的“国宝”
PandaX有可能率先发现暗物质信号
这只“熊猫”名为PandaX,是“粒子和天体物理氙探测器”的英文简写,该实验利用在空气中提纯的惰性元素氙作为探测媒介来寻找暗物质。日前,PandaX项目发布了二期扩建完成后的试运行数据,项目二期的正式运行将使全球的暗物质探测推进到一个更深的领域。
PandaX项目实验组日前发表于《物理评论D》的二期试运行成果显示,PandaX的数据结果已经优于世界上多个暗物质探测实验的运行结果,正逼近目前处于领先的美国LUX实验。
全程参与项目建设的上海交通大学肖梦蛟博士介绍,虽然现在没有发现暗物质,但是二期试运行的数据已经进一步缩小了暗物质存在的范围。“二期试运行帮助我们获取了很多有用的信息,包括探测器本身的性质以及数据分析方法的改进。在此基础上,PandaX项目目前已进入二期正式的数据获取阶段,预计要有一年的曝光量,也就是采集一年的有效数据,预期的灵敏度将远好于美国的LUX实验当前的结果,有可能率先发现暗物质信号。”肖梦蛟说。
全球捕捉神秘暗物质
宇宙中暗物质所占份额远超可见物质
中国“千人计划”专家、上海交通大学鸿文讲席教授季向东将暗物质称作宇宙中的“幽灵”。他说,迄今的研究和分析表明,暗物质在宇宙中所占的份额远远超过目前人类可以看到的物质。“我们通常所观测到的普通物质只占宇宙质量的5%。”
在搜寻暗物质的道路上,目前主要有3种方法:一是利用粒子对撞产生暗物质观察其衰变的产生实验,主力设备是欧洲核子中心的大型强子对撞机。二是基于暗物质湮灭产生反物质的原理在太空进行的湮灭实验,如中国的暗物质探测卫星“悟空”。三是测量暗物质散射至液体或固体的散射实验,PandaX实验、美国的LUX实验和中国另一个CDEX实验均属此类。
据悉,PandaX由上海交通大学牵头组织,采用液氙技术,即将氙气制冷至零下100摄氏度,当暗物质跟氙原子发生碰撞时,氙原子就会发光,同时也会产生自由电子。科学家的工作就是设法把这些微弱的光和几个自由电子探测出来,同时确认这些信号不是由其他原因引起的。
上海交通大学物理与天文系特别研究员刘江来把暗物质比作宇宙中的“雾霾”,地球则是在“雾霾”中行驶的汽车,“雾霾”中的颗粒撞击汽车就会发出“响声”,实验探测器的任务就是把这种“响声”记录下来。
“但暗物质跟普通物质几乎不相互作用,就好像听众坐在第一排听音乐会,还要听清30米外一只蚊子的嗡嗡声。”肖梦蛟说,“探测实验的主要困难在于宇宙线以及地球上无处不在的放射性,要尽最大可能排除其对实验本底的干扰,中国锦屏地下实验室在这点上有得天独厚的条件。”
据悉,PandaX项目于2009年成立,经过对时间投影室、光电管系统、液氙系统等一系列子系统的研发和联合调试,2012年8月探测器被正式安放至位于四川地下2.4公里的中国锦屏地下实验室,一期的全曝光量数据结果已于2015年9月正式发表。
据肖梦蛟介绍,实验探测的灵敏度与探测器内使用的液氙质量成正比,PandaX一期中液氙的有效质量仅有54公斤,远小于LUX的118公斤,但二期扩建后PandaX的液氙规模达到300公斤以上。
“暗物质可能存在的区间已经有相当一部分被排除,暗物质的搜寻范围也越来越小。目前这个领域的竞争非常激烈,大家都在准备更大的探测器、更成熟的探测技术,从而达到更深的探测区间。而我们有理由相信,我们正处在发现暗物质的边缘。”肖梦蛟说。
荐稿人：lry 2016-07-01 执行编辑：lry 2016-07-01 责任编辑：zjy 2016-07-01 |
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