全球最大暗物質(zhì)探測(cè)器正逐步接近真實(shí)暗物質(zhì)探測(cè)目標(biāo)

LUX-ZEPLIN實(shí)驗(yàn)在既往未曾探測(cè)到的能量深度發(fā)現(xiàn)了硼-8中微子信號(hào)。

暗物質(zhì)是構(gòu)成宇宙約85%質(zhì)量的神秘不可見(jiàn)物質(zhì)，也是當(dāng)前天體物理學(xué)家和宇宙學(xué)家面臨的最大謎團(tuán)之一。為破解這一謎題，LUX-ZEPLIN暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)對(duì)主要候選粒子——弱相互作用大質(zhì)量粒子展開(kāi)了深入研究。

這支國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)近日公布了最新成果：他們?cè)谙惹拔刺綔y(cè)到的能量深度發(fā)現(xiàn)了一個(gè)行為類(lèi)似暗物質(zhì)的標(biāo)志性信號(hào)，這表明科學(xué)家們正穩(wěn)步逼近暗物質(zhì)的真實(shí)本質(zhì)。

刷新暗物質(zhì)探測(cè)紀(jì)錄

位于南達(dá)科他州利德鎮(zhèn)的LUX-ZEPLIN探測(cè)器是世界最大暗物質(zhì)探測(cè)裝置之一，深埋于廢棄金礦地下約1.6公里處的桑福德地下研究設(shè)施。該深度能有效屏蔽宇宙射線(xiàn)和背景輻射干擾。

研究團(tuán)隊(duì)使用10噸級(jí)液態(tài)氙儲(chǔ)罐探測(cè)WIMPs粒子——這類(lèi)產(chǎn)生于宇宙初期的粒子被認(rèn)為是暗物質(zhì)的關(guān)鍵候選者。通過(guò)監(jiān)測(cè)潛在暗物質(zhì)粒子與氙原子的相互作用，科學(xué)家成功捕捉到WIMPs的活動(dòng)跡象。

團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)探測(cè)質(zhì)量在5-10吉電子伏/c2區(qū)間的WIMPs粒子。此前該能區(qū)受人為設(shè)定限制，新研究則首次探索了這片未知領(lǐng)域。在此低質(zhì)量區(qū)間，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了源自太陽(yáng)核心的硼-8中微子信號(hào)。這些極速微觀(guān)粒子與氙原子的作用方式與暗物質(zhì)粒子高度相似，證明LUX-ZEPLIN裝置完全具備探測(cè)暗物質(zhì)的能力。

科學(xué)家進(jìn)入"隨時(shí)可能發(fā)現(xiàn)"狀態(tài)

令人振奮的是，新結(jié)果表明暗物質(zhì)探測(cè)可能在任何時(shí)刻取得突破。LUX-ZEPLIN項(xiàng)目計(jì)劃收集1000天的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，為驗(yàn)證最新發(fā)現(xiàn)提供充足機(jī)會(huì)。

參與該研究的倫敦國(guó)王學(xué)院科學(xué)家吉姆·多布森博士表示："作為低質(zhì)量WIMPs暗物質(zhì)探測(cè)的領(lǐng)先實(shí)驗(yàn)，我們?yōu)橛钪嬗^(guān)測(cè)開(kāi)啟了新窗口。每次分析新數(shù)據(jù)集時(shí)，我們都能感受到暗物質(zhì)的存在。觀(guān)測(cè)到已知中微子信號(hào)意味著，一旦暗物質(zhì)信號(hào)出現(xiàn)，我們已做好捕獲準(zhǔn)備。"

LUX-ZEPLIN項(xiàng)目匯聚了全球250名科學(xué)家、工程師及技術(shù)支持人員，其最新研究成果已在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表，相關(guān)數(shù)據(jù)已通過(guò)特定數(shù)據(jù)庫(kù)向科學(xué)界公開(kāi)。

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