世界最大暗物质实验公布 探测灵敏度达最高水平

2016-11-02 10:55:00 作者:采采(网友上传) 分类 : 科普

  6月28日,PandaX实验组的研究人员准备进入中国锦屏地下实验室。新华社记者 薛玉斌摄

  央广网上海7月23日消息(记者吴善阳) 北京时间7月21日晚,上海交通大学鸿文讲席教授、中国锦屏地下实验室 PandaX(熊猫计划)实验负责人季向东博士在英国举行的国际暗物质大会上正式公布了PandaX二期500公斤级液氙暗物质探测器运行的第一个物理结 果,在3.3万公斤·天的曝光量下,未发现暗物质粒子踪迹,对可能的暗物质候选对象得出了最新的限制。这一探测的灵敏度处于当前世界最高水平。

  PandaX 暗物质实验是由上海交通大学牵头,国内多个合作单位包括北京大学、山东大学、中科院上海应用物理研究所、中山大学、中国科学技 术大学、中国原子能科学研究院和雅砻江流域水电开发有限公司等参与的首个大型液氙暗物质地下直接探测实验。美国马里兰大学和密西根大学的科学家也参加了这 个实验。实验合作组由从马里兰大学回国的上海交通大学国家千人计划专家季向东教授在2009年组建和领导。实验室建在由清华大学和雅砻江流域水电开发有限 公司开发的锦屏深地实验室之中。

  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。 科学家们普遍认为,暗物质粒子与普通物质之间极有可能存在一种微弱的相互作用。这个作用能使物理学家通过卫星上的探测器,如中国最近发射的“悟空”,或是 发现上帝粒子的欧洲核子中心大强子对撞机,或是类似PandaX的深地暗物质探测器来寻找暗物质。但这个作用太过微弱,暗物质粒子可以轻松穿过地球,这使 探测起来异常困难。

  资料图:中国锦屏地下实验室。来源:新华网

  PandaX实验用氙原子作为探测靶子,采取“守株待兔”的方式,探测弥散在地球周围的成千上 万亿的暗物质粒子可能碰撞到氙原子上而发生的微弱信号。碰撞会转化为氙原子的反冲能,在探测器中发光、发电。光和电信号都可以通过灵敏的光电管作为“事 件”记录下来。PandaX实验首次采用了110个新型三英吋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。事实上,过去的暗物质探测结果已经排除了多种暗物质理论,而最流行的超对称暗物质理论也已受到 越来越强的约束。

  这种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,这些干扰 也会产生光电信号。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(这些对暗物质探测毫无影响),在从2016年3月到 6月底近100天的运行中,PandaX探测器记录了约3千万次的事件。这些事件可以高效地通过计算机数据处理的办法,进行甄别,一一排除。最后剩下的可 疑事件只有一个,该事件发生在北京时间2016年6月11号3点3分6秒。通过细致分析,这个事件来源于探测材料的放射性,而不是暗物质。能这样很干净地 排除本底干扰显示出PandaX探测器在暗物质探测方面巨大的优越性。

  负责实验数据分 析的上海交通大学特聘教授刘江来表示,这次数据分析挑战性最高的地方在于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”。由于国际竞争的紧迫性,在PandaX的分析团队放弃了所有周末休息时间,每天花十四小时以上分析和讨论,在极短时间内完成 了数据分析工作。

  资料图:中国锦屏地下实验室。来源:新华网

  PandaX 所用的500公斤级探测器是PandaX合作组自主研发的,在上海交通大学实验室里建造,可以对一个光子或一个电子进行灵敏探测。这是全世界运行中最大的 暗物质探测器,灵敏度也最高。在该首个100天的运行后,PandaX合作组正继续采集数据进行更高灵敏度的探测,将在今后一个时期内领先世界探测水平。

  PandaX 实验所在的四川锦屏山是个人迹罕至的地方。实验室在17公里隧道的中央,在现场参与实验工作的生活条件比较艰苦。PandaX合作组成员从2012年起有 多位成员常年在该实验室工作,包括春节和其它节假日。负责二期实验运行的博士生谈安迪在锦屏连续工作三百多天,他表示,“经历诸多挫折与内心的煎熬,最终 攻克探测器研发与运行中遇到的各种问题,达到世界领先的灵敏度,心中是满满的幸福。对于一个科研工作者来说,还有什么比像这样站在人类对自然认知的边缘再 往外迈出一小步来的令人振奋。“ 谈安迪在这个国际大会上报告了实验数据详细分析的过程。

  资料图:中国锦屏地下实验室。来源:新华网

  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、著名高能物理实验学家赵政国表示,PandaX二期暗物质实验是国际当前运行中最大规模的实验。在这个国际竞争如此激烈 的领域,他们利用短短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,可喜可贺!这个结果表明,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。

芥末视频

相关推荐

最近更新
科普

科普图集

邮件订阅

软件信息化周刊
比特软件信息化周刊提供以数据库、操作系统和管理软件为重点的全面软件信息化产业热点、应用方案推荐、实用技巧分享等。以最新的软件资讯,最新的软件技巧,最新的软件与服务业内动态来为IT用户找到软捷径。
商务办公周刊
比特商务周刊是一个及行业资讯、深度分析、企业导购等为一体的综合性周刊。其中,与中国计量科学研究院合力打造的比特实验室可以为商业用户提供最权威的采购指南。是企业用户不可缺少的智选周刊!
网络周刊
比特网络周刊向企业网管员以及网络技术和产品使用者提供关于网络产业动态、技术热点、组网、建网、网络管理、网络运维等最新技术和实用技巧,帮助网管答疑解惑,成为网管好帮手。
服务器周刊
比特服务器周刊作为比特网的重点频道之一,主要关注x86服务器,RISC架构服务器以及高性能计算机行业的产品及发展动态。通过最独到的编辑观点和业界动态分析,让您第一时间了解服务器行业的趋势。
存储周刊
比特存储周刊长期以来,为读者提供企业存储领域高质量的原创内容,及时、全面的资讯、技术、方案以及案例文章,力求成为业界领先的存储媒体。比特存储周刊始终致力于用户的企业信息化建设、存储业务、数据保护与容灾构建以及数据管理部署等方面服务。
安全周刊
比特安全周刊通过专业的信息安全内容建设,为企业级用户打造最具商业价值的信息沟通平台,并为安全厂商提供多层面、多维度的媒体宣传手段。与其他同类网站信息安全内容相比,比特安全周刊运作模式更加独立,对信息安全界的动态新闻更新更快。
新闻中心热点推荐
新闻中心以独特视角精选一周内最具影响力的行业重大事件或圈内精彩故事,为企业级用户打造重点突出,可读性强,商业价值高的信息共享平台;同时为互联网、IT业界及通信厂商提供一条精准快捷,渗透力强,覆盖面广的媒体传播途径。
云计算周刊
比特云计算周刊关注云计算产业热点技术应用与趋势发展,全方位报道云计算领域最新动态。为用户与企业架设起沟通交流平台。包括IaaS、PaaS、SaaS各种不同的服务类型以及相关的安全与管理内容介绍。
CIO俱乐部周刊
比特CIO俱乐部周刊以大量高端CIO沙龙或专题研讨会以及对明星CIO的深入采访为依托,汇聚中国500强CIO的集体智慧。旨为中国杰出的CIO提供一个良好的互融互通 、促进交流的平台,并持续提供丰富的资讯和服务,探讨信息化建设,推动中国信息化发展引领CIO未来职业发展。
IT专家网
IT专家新闻邮件长期以来,以定向、分众、整合的商业模式,为企业IT专业人士以及IT系统采购决策者提供高质量的原创内容,包括IT新闻、评论、专家答疑、技巧和白皮书。此外,IT专家网还为读者提供包括咨询、社区、论坛、线下会议、读者沙龙等多种服务。
X周刊
X周刊是一份IT人的技术娱乐周刊,给用户实时传递I最新T资讯、IT段子、技术技巧、畅销书籍,同时用户还能参与我们推荐的互动游戏,给广大的IT技术人士忙碌工作之余带来轻松休闲一刻。