地下Xenon100實驗逼近暗物質的藏身之處

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


一項主要的暗物質實驗已經用其技術之網進行了一次掃蕩,希望能捕捉到構成宇宙缺失質量的一些難以捉摸的粒子,但再一次,這張網空空如也。但是,在掃蕩和錯過中,Xenon100實驗已經更接近於暗物質——這種被理論化為比宇宙中普通物質重五倍的不可見物質——可能隱藏的地方。

Xenon100,一個位於義大利地下深處的液氙罐,旨在識別罕見的情況,即環境暗物質粒子會從普通物質上反衝,這是一種微妙的碰撞,應該會產生微小的紫外線閃光和來自電離效應的輕微電荷。探測器的62公斤低溫氙氣受到多層銅、聚乙烯、鉛、水以及上方一塊厚厚的岩石板的遮蔽,以防止非暗物質汙染,這塊岩石板幾乎可以阻擋所有宇宙射線。


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。


即便如此,探測器也會接收到一些欺騙性訊號,例如來自實驗裝置內原子偶爾放射性衰變產生的雜散中子,以及來自放射性氪汙染液態氙本身的電子。在2010年收集了100.9天的資料後,Xenon100僅記錄到三個看起來像暗物質的命中,與預期的約1.8個此類事件的背景相比,這是一個微不足道的量。換句話說,該專案的研究人員報告說,“對3個事件的觀察並不構成暗物質的證據”;這三個命中很可能只是背景噪聲。由哥倫比亞大學的Elena Aprile領導的Xenon100合作組織在一篇於4月13日在arXiv.org線上釋出的論文中報告了該實驗的最新結果,arXiv.org是一個物理學預印本網站。

因此,Xenon100尚未發現任何暗物質的證據——至少目前還沒有——但這種未探測到有助於排除該物質的某些引數,就假定的暗物質粒子的質量以及它與普通物質碰撞的頻率而言。現在以90%的置信水平排除的暗物質粒子型別包括那些曾被認為是解釋另外兩個探測器記錄的訊號的候選者,即明尼蘇達州的CoGeNT和義大利的DAMA,這讓人懷疑這些訊號是否是真正的暗物質命中。資料甚至排除了歐洲大型強子對撞機(LHC)可能尋找暗物質證據作為所謂的超對稱粒子的部分割槽域,超對稱粒子是標準基本粒子之一的假想重量級夥伴。

儘管最近一次對暗物質的掃蕩空手而歸,但Xenon100研究人員已經重返尋找。他們報告說,探測器現在正在採集更多資料,由於探測器中氪汙染的減少,誤報也減少了。

圖片來源:Xenon100合作組織

© .