中国建造了世界上最大、最深的暗物质实验室
本文来自微信微信官方账号:Nature Portfolio （ID：nature-portfolio），作者：Gemma Conroy，题图来源：视觉中国在中国西南部锦屏山下约2400米处，世界上最深最大的地下实验室正式启用。这个巨大的空间属于追索暗物质的科学家——暗物质是一种理论物质，被认为是宇宙质量的80%以上。中国锦屏地下实验室（CJPL）经过三年的建设，中国锦屏地下实验室二期投产于2010年。（CJPL-II）科学运行于2023年12月投入使用。其33万立方米的超大空间超过了意大利格兰萨索国家实验室之前的深度和体积记录保持者（LNGS）。更大的空间使粒子和天体物理氙探测实验（PandaX）以及中国的暗物质实验（CDEX）这样的项目可以再次升级。芝加哥大学物理学家Juan Collar说："他们在十年内完成的工作令人惊叹。暗物质一直是科学界的一个谜。经过计算，物理学家发现物质产生的重力太弱，无法阻止快速移动的星系飞散。所以，他们提出了一个理论，认为暗物质就像一种看不见的胶水，把整个宇宙粘在一起。虽然暗物质应该无处不在，但事实证明很难直接观察到暗物质，因为理论上，暗物质不会与普通物质相互作用，也不会释放、反射或吸收光。之前有人提出探测暗物质，但反驳认为这些实验可能会被其他信号混淆。科学荣誉等待着第一个检测暗物质的人，这也是台湾中央研究所的物理学家Henry，在CDEX合作组工作 Tsz-King Wong说。在山下寻找暗物质的最佳场所是地下，因为岩体可以阻挡探测器的背景“噪音”。例如，从太空到地球的高能粒子宇宙射线将淹没潜在的暗物质信号。意大利国家核物理研究所的物理学家马克 Selvi说，从地球表面探测暗物质就像在一个嘈杂的体育场里识别一个孩子发出的微弱声音。在深层环境下，CJPL-II 宇宙线通量仅为地表0.0万1%，使其成为世界上屏蔽效果最好的地下实验室之一。实验室的墙壁还包裹着10厘米厚的保护结构，由橡胶、混凝土和其他材料混合而成，可以防止周围岩石释放的水和放射性氡，以免干扰暗物质检测实验。实验室的研究团队已经在利用新的空间。Pandax团队在CJPL-II施工期间，将探测器从120kg液氙升级为4吨。当潜在的暗物质颗粒与氙原子发生碰撞时，其能量就会转化为光电传感器检测到的闪光。该探测器将很快赶上LNGSXENONT实验(8.6吨)和美国桑福德地下研究所LUX-ZEPLIN实验(7吨)。PandaX-4T探测器位于一个900立方米的池中，以进一步屏蔽杂散颗粒的干扰。上海交通大学物理学家周宁说：“在灵敏度提高后，我们可以使用探测器来测试不同类型的相互作用。“该团队最终想建造一个40-50吨氙探测器，预计将与达尔文实验合作，目标是40吨（DARWIN Experiment）相抗衡。CDEX团队成员、北京清华大学物理学家岳钱表示，CDEX团队成员、CDEX团队成员也在部署锗探测器，锗探测器可以找到质量小于氙实验的潜在暗物质颗粒。CDEX探测器已经从1公斤锗升级到10公斤锗，并计划建立一个1吨级的探测器阵列。如果暗物质颗粒撞击探测器，其相互作用应产生电荷，并将其转换为电信号。岳骞希望CDEX能吸引更多的国际合作，印度和土耳其的研究人员已经加入。Selvi说，尽管各国对暗物质的搜索非常激烈，但世界上许多地下实验室共同进行类似的实验可以让研究人员比较结果。2022年，Pandax团队使用类似的方法来确认LNGS的XENONON 实验结果-2020年XENON检测到的一个意想不到的信号来自背景噪声，而不是暗物质。新的方法和理论也将促进暗物质的研究，而不是用更大、更敏感的探测器击败对手。“已经有很多重复版本了，”他说。“周宁说，接下来的十年，CJPL-II团队将继续提高探测器的灵敏度。同时，他也希望全球暗物质研究社区能够共享数据，并将CJPL-II数据与自己的数据相结合。他说：“我们还有很多工作要做。(原文为China's new dark matter lab is biggest and deepest 在2024年1月22日《自然》的新闻版块上发布了yet标题。）本文来自微信微信官方账号:Nature Portfolio （ID：nature-portfolio），作者：Gemma Conroy
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