美國迄今最大暗物質直接搜索實驗設施竣工,目前正對其測試

2020-10-29 大洋網

據物理學家組織網27日報導,美國能源部近日正式確認,美國迄今旨在直接探測暗物質的最大實驗設施——LUX-ZEPLIN(LZ)竣工,研究人員目前正對其進行測試。

暗物質約佔宇宙所有物質的85%。我們知道它的存在是因為探測到它對普通物質的引力作用,但我們還不知道它究竟是「何方神聖」,弱相互作用重粒子(WIMP)和軸子都被認為是暗物質候選粒子。LZ是一項超靈敏的暗物質搜索實驗,將使用10噸液氙尋找WIMP與氙原子核相互作用時出現的閃光。

2012年,國際團隊提出,將大型地下氙(LUX)項目和液態惰性氣體閃光實驗(ZEPLIN)合二為一,組建世界上迄今最靈敏的WIMP探測項目——LZ。2017年美國能源部正式批准最後設計方案,來自美國、英國等國37個研究機構的200多位科學家和工程師將展開合作。

LZ的設計原理是,當暗物質粒子與液氙原子碰撞時,液氙腔內的電子會向頂部飄移,迅速產生閃光。這些攜帶暗物質粒子信號的光脈衝,會被排列在大型容器內的光電倍增管捕獲。

LZ建於南達科他州桑福德地下研究中心內,位於地下約1609米處。這一深度使其可以自然屏蔽不斷轟擊地球的宇宙射線(宇宙射線產生的「噪音」可能淹沒科學家正在尋找的WIMP與氙相互作用產生的信號)。此外,LZ的零件都是經過單獨選擇並經過測試的低輻射組件,以儘量降低背景噪音。

勞倫斯伯克利國家實驗室的物理學家西蒙·菲奧魯奇是LZ的運營經理,他說:「我們正在對探測器進行調試,即所謂的『測試階段』,並將在明年查看LZ提供的數據。」

研究人員解釋稱,LZ與其「前身」LUX實驗差別較大。LUX使用約300公斤液態氙,而LZ將使用10噸液態氙。後者探測暗物質粒子相互作用的靈敏度約為前者的100倍。

(原標題:美迄今最大暗物質直接搜索實驗設施竣工)

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