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寻找暗物质 看中国捕手
日前在英国举行的两年一度的国际暗物质大会上,上海交通大学鸿文讲席教授、中国锦屏地下实验室PandaX实验负责人季向东博士正式公布了这一结果。
根据最新天文学和宇宙学的研究,暗物质代表了宇宙中约85%的物质含量。但是,由于与普通物质没有直接电磁相互作用,所以暗物质不发光,类似于“幽灵”,无法用通常的办法看到。
通俗地说,PandaX实验相当于织了一张目前最密的网,试图捕捉暗物质信号。
PandaX实验首次采用了110个新型三英寸的光电倍增管来进行记录。最新结果相当于3.3万公斤的氙原子在一天时间内没有和这些暗物质粒子发生过一次碰撞,或者一公斤的氙原子在3.3万天里没有发生过一次碰撞。这对可能的暗物质粒子作出前所未有的实验限制。而这些限制使暗物质粒子的“性质”越来越明确,这对暗物质理论研究提供了非常重要的信息。
探测实验最困难的地方是探测器中可能存在多种外来干扰。即使把实验室建在2400米深的山体下,用上百吨的高纯材料把探测器层层包围起来,在从2016年3月到6月底近100天的运行中,PandaX探测器仍然记录了约3000万次的事件。通过计算机数据处理进行甄别,一一排除,只剩下一个发生在北京时间2016年6月11日3点3分6秒的“可疑事件”。但细致分析的结果,这个事件来源于探测材料的放射性,而不是暗物质。
负责实验数据分析的上海交通大学特聘教授刘江来表示,利用一个全新的探测器对所有探测到的事件进行“模式识别”,用前所未有的精度来甄别暗物质信号和背景“噪声”,也是一个很大的挑战。
实验所用的500公斤级探测器是PandaX合作组自主研发的,是全世界运行中最大的暗物质探测器,灵敏度也最高。目前合作组还在继续采集数据进行更高灵敏度的探测。
中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所原所长、科技部“十三五”重大项目组组长陈和生表示,PandaX二期实验的最新结果表明,中国深地暗物质探测实验已经处于国际领先水平。
中国科学院院士、中国科技大学教授、高能物理实验学家赵政国说,暗物质实验领域国际竞争激烈,PandaX合作组利用短短100天的数据便得到了国际领先的对暗物质和普通物质作用的上限,难能可贵。它表明,中国的科学家在探索宇宙、探索自然的最尖端领域,在中国本土也可以做出国际领先的成就。
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