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新实验未发现轻量级暗物质7z

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来源: 作者: 2019-06-09 15:11:51

“很遗憾,一个也没有” 新实验未发现轻量级暗物质 也相对缓慢。WIMPs可能通过重力和弱力与其他物质以及彼此相互作用,由于它们不参与电磁力作用,因此无法被直接探测到。相关理论指出,如果初期宇宙挤满了仅通过弱力相互作用的粒子,那么有足够的这种粒子提供给暗物质,并且它们的重量可能是一个质子的1~1000倍。WIMPs同时也从一个名为超对称性的概念中浮现出来。超对称性为物理学家主流模型中的每个粒子假设了一个质量更大的伙伴,并指出WIMPs的重量是一个质子的数百倍。因此,与轴子相比,物理学家更倾向于WIMPs是暗物质的最佳候选者。但是,近年来,许多研究小组报告称,实验迹象显示WIMPs出乎意料地轻,还不到一个质子的10倍。2010年,供职于相干锗中微子技术(CoGeNT)实验的物理学家报告了轻量级WIMPs撞击他们位于明尼苏达州北部苏丹矿井的440克探测器的可能迹象。不过,从事意大利地下格兰萨索国家实验室正在进行中的XENON实验的物理学家则表示,他们的数据排除了轻量级WIMPs。一场围绕XENON研究人员是否正确地校准了他们被100千克冰冷液氙充满的探测器的争论随之而来。从很大程度而言,有关轻量级WIMPs的最可信线索来自今年4月。工作在苏丹矿井低温暗物质研究(CDMS)项目的物理学家报告了3个清晰事件:该设施中的超低温硅探测器,通过捕获暗物质粒子碰撞探测器内的原子核发生的稀有相互作用,得到了疑似轻量级WIMPs撞击的线索。值得注意的是,如果这真是WIMPs,那么推测其质量为8.6千兆电子伏,远比之前人们认为的要轻,因而违背了其他研究结果。现在,LUX研究人员则表示,他们的结论反驳了CDMS的结论以及其他轻量级WIMPs的线索。潜伏在地下1480米处的LUX,耗资1000万美元,并在4月开始获取数据。LUX包括370千克液氙,这让它比XENON或CDMS更敏感。Gaitskell表示,LUX研究人员迄今为止应该看到大约1600个事件,但他们实际上一个也没看见。如此一来,LUX得到的结果解决了有关轻量级WIMPs的争论吗?芝加哥大学物理学家、CoGeNT项目领导人Juan Collar指出,重点是,LUX研究人员在多大程度上校准了他们的探测器,以及他们是否能肯定探测器对低质量WIMPs确实敏感。这将取决于他们达到了什么(能量)阈值,以及在分析中他们怎样谨慎地对待它。Collar说。当然,现实目标是探测WIMPs是轻还是重。LUX研究人员将在未来两年里继续获得数据。另外,他们还建议再建造一个7吨的名为LZ的探测器。同时,XENON研究人员计划明年启动一个1吨的新实验,而CDMS研究人员则计划升级他们的探测器到超级CDMS,并打算将它转移至加拿大萨德伯里更深处的SNOLAB。事实上,对于LUX结果最直接的反应可能来自于政治领域。资助了LUX项目以及CDMS一部分经费的美国能源部(DOE),将开始审查下一轮的暗物质实验。去年年底,DOE将13个第二代实验申请削减至5个最终入围者,其中包括LZ和CDMS。DOE将从中选择2~3个继续推进。研究人员表示,截止日期在上个月月底,幸运儿将在明年1月份确定。但是,DOE只为这些新实验项目划拨了3800万美元,一些研究人员表示,这并不足以分配给LZ和CDMS这两个最昂贵的实验。Collar预测道:只有这些钱,不可能两个实验都进行。LUX研究人员称,他们想要在DOE作出决定之前得到自己的第一个发现,以便展示他们的探测器正如承诺的那样工作着。而且Collar指出,对于相关审查而言,该研究小组将自身定位得非常好。他还说,据悉,CDMS也将在短时间内得出另一个结果。对于美国暗物质研究人员而言,现在已经没有时间去隐藏自己的锋芒了。(张章)《中国科学报》 ( 第3版 国际)

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