190bp踢球者即时指数: 中國再領跑暗物質探測靈敏度 發布測量最強限制

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來源: 新民晚報 | 2017-08-09 10:15:12

  本報訊 (記者 易蓉)今天凌晨,上海交通大學講席教授、“熊貓計劃”(PandaX)項目負責人季向東博士,在美國舉辦的2017年度國際高能粒子天體物理大會上發布“熊貓計劃”項目合作組最新暗物質探測實

  本報訊 (記者 易蓉)今天凌晨,上海交通大學講席教授、“熊貓計劃”(PandaX)項目負責人季向東博士,在美國舉辦的2017年度國際高能粒子天體物理大會上發布“熊貓計劃”項目合作組最新暗物質探測實驗結果――該項目在高達54噸?天的國際最大曝光量下,得到暗物質與核子的碰撞截面小于6×10-47cm2的限制,再次刷新對暗物質粒子性質限制的世界紀錄。這是“熊貓計劃”繼2016年7月發布580公斤級探測儀的首個探測結果后,第二次發布國際最靈敏暗物質探測結果。

  暗物質是宇宙中不參與“電磁”和“強”相互作用的全新未知物質,是普通物質的5倍多。揭開暗物質微觀粒子本質是21世紀物理與天文學最重要的科學目標之一。根據目前的主流理論,暗物質很可能是一種超出粒子物理標準模型的“弱相互作用重粒子”,可以通過檢測它與普通物質相互作用的信號進行直接探測。目前,“熊貓計劃”二期探測儀的靈敏度已經深入到“弱相互作用重粒子”理論預言暗物質粒子存在的參數空間,即暗物質粒子質量及它們同普通物質相互作用強度的可能區域。實驗探測距離全面覆蓋參數空間的核心區域,還需要1到2個數量級的靈敏度改善。國際上幾個主要的探測團隊都在努力從激烈競爭中取得優勢地位。“熊貓計劃”二期探測儀需要在現有基礎上將體量升級,同時必須通過技術創新進一步降低本底噪聲,力爭領跑探測靈敏度,率先取得重大探測成果。

  暗物質探測的國際競爭非常激烈,所有實驗合作組都期望率先發現暗物質粒子的信號。已經結束運行的美國LUX合作組在2017年1月正式發表250公斤級探測儀過去4年運行的最終數據,超過“熊貓計劃”在2016年7月發表的世界最靈敏探測結果。位于意大利的XENON1T是目前世界上運行中最大的暗物質探測儀,探測區域的液氙達2噸。該實驗合作組于今年5月公布首個結果,其靈敏度又超越了LUX。“熊貓計劃”二期探測儀的體量雖然不到XENON1T的三分之一,但憑借探測儀優質獨特的性能,經過近半年的持續穩定運行,合作組得到了超越XENON1T的最新探測結果,再次領跑暗物質直接探測的靈敏度。據悉,在過去一年里,通過對該探測儀進一步降低噪聲和長時間運行,使對暗物質和普通物質相互作用的探測靈敏度提高4倍多。

  上海交大主導的“熊貓計劃”使用液氙作為探測儀靶材料,在2014年完成120公斤級一期探測儀的基礎上,自主研制580公斤的二期探測儀。后者是目前國際上最大的暗物質直接探測儀器之一,自2015年11月起在四川涼山州地下2500米深的錦屏地下實驗室中運行。該實驗場所由清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司共同開發,雅礱水電參與“熊貓計劃”項目的建設。

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