由美國、德國、意大利、法國、瑞士、葡萄牙和中國科學(xué)家組成的國際液氙合作組最近發(fā)表了暗物質(zhì)探測(cè)最新實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在意大利1400米深的Gran Sasso國家地下實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，是目前國際上最大最靈敏的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)。上海交通大學(xué)物理系暗物質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)參與了這個(gè)重要的科學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。近年來，物理和天文學(xué)一系列精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，宇宙中有83%的物質(zhì)和我們所熟知的普通物質(zhì)完全不同，沒有電磁相互作用、不發(fā)光，被物理學(xué)家們稱為“暗物質(zhì)”。暗物質(zhì)在普通物質(zhì)周圍形成一個(gè)巨大的海洋。我們的地球、太陽以至銀河系就完全浸泡在這個(gè)海洋里，以每秒幾百公里的速度在其中漂流。如果一個(gè)暗物質(zhì)粒子流穿過整個(gè)地球，大概有萬億分之一的概率會(huì)碰撞到一個(gè)原子核而改變方向。科學(xué)家們的直接探測(cè)是用守株待兔式的辦法觀察普通物質(zhì)由暗物質(zhì)流碰撞而引起的原子反彈。因探測(cè)器的靈敏度極高，任何細(xì)小的噪音都會(huì)引起混淆，它必須放置在極其安靜、極深的地下。
國際液氙合作組用160公斤的液氙作為探測(cè)材料(其中40公斤為有效靶子)，放在攝氏零下100度的冰箱中。最新發(fā)表的數(shù)據(jù)是試運(yùn)行11天觀測(cè)的結(jié)果，即在觀察到的22個(gè)事件中，沒有一例發(fā)現(xiàn)是暗物質(zhì)碰撞事件。這個(gè)結(jié)果排除了意大利DAMA實(shí)驗(yàn)的“疑似”信號(hào)為暗物質(zhì)的可能，和美國另一個(gè)運(yùn)行了多年的CDMS實(shí)驗(yàn)達(dá)到的迄今世界最好的探測(cè)結(jié)果靈敏度相當(dāng)。合作組目前已收集了近100天的數(shù)據(jù)并在繼續(xù)運(yùn)行探測(cè)器，今年稍后發(fā)表的結(jié)果將比現(xiàn)在最好的探測(cè)結(jié)果精度提高至少10倍。
上海交大物理系特別研究員倪凱旋博士從一開始就參加了國際液氙合作組，是該合作組的主要骨干。他在哥倫比亞大學(xué)讀博士期間的研究為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的可行打下了前期的基礎(chǔ)。上海交大暗物質(zhì)探測(cè)團(tuán)隊(duì)去年正式加入國際液氙合作組，除倪凱旋外，還包括交大粒子物理宇宙學(xué)研究所所長(zhǎng)季向東教授、機(jī)械動(dòng)力學(xué)院巨永林教授在內(nèi)的多名研究人員。該項(xiàng)研究獲得上海交大985二期和上海市科委的經(jīng)費(fèi)支持。
暗物質(zhì)究竟是什么？是21世紀(jì)科學(xué)上最大的謎團(tuán)之一。上海交通大學(xué)暗物質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)正在積極推動(dòng)國內(nèi)的暗物質(zhì)研究。他們?cè)诳萍疾?73和上海交大985科研項(xiàng)目支持下，和中科院上海應(yīng)用物理研究所、山東大學(xué)等單位合作探索建造噸量級(jí)液氙探測(cè)器。他們將和清華大學(xué)、二灘水電開發(fā)公司合作在四川錦屏山2500米極深地下實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。國際液氙合作組積極準(zhǔn)備在意大利實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行噸級(jí)探測(cè)研究，美國和日本也在開展相似的大型暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，暗物質(zhì)研究的國際競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入最后的沖刺階段。 (記者姜澎)
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