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2019-10-04 01:38 来源:未知

据美利坚联邦合众国《科学新闻》网址7月28早电视发表,栖居意大利共和国的XENON1T是从那之后最大、最灵敏的暗物质探测器,而最新研商表明,历经一年多的检索,该装置仍未发掘其他暗物质的“马迹蛛丝”。就算如此,研商职员提议,新探究减少了探索所谓的“弱相互功效重粒子”的限制。

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暗物质被感觉组成了宇宙中大部物质。物农学家平素未厘清暗物质究竟是“何方圣洁”,接受度最广的贰个解释是WIMPs。从上世纪80年间起首,地管理学家们勇往直前地搜索暗物质,但都以失利告终,XENON1T试验寄托了她们的不知凡几期望。

XENON1T设置(图片来源于:XENON1T官方网址)

XENON1T探测器位于意大利共和国格罗萨索国家实验室,在私下1400米深处,探测器使用了3200千克液态氙。地军事学家感到,WIMPs等暗物质粒子与氙原子核碰撞将会生出相当的能量频限信号,因此能够探测到暗物质的留存。

XENON1T是一个暗物质探测项目,其安装位于意大利共和国格兰萨索国家实验室的地下1400米处。固然暗物质粒子尚未出现,但XENON1T却收获了预想之外的开采。在本周《自然》期刊的一项研讨中,XENON1T团队察觉了于今最为稀少的事件:半衰期长达1.8x1022年,相当于万亿倍宇宙寿命的氙124衰变。那么些意外发现,大概能为大家揭秘中微子的品质之谜。

从前,XENON1T团队曾深入分析了约一个月的数额,未有意识WIMPs粒子的踪影。新商量的物色时间越来越长,但此次研讨中,仍没有发觉WIMPs与液态氙相互成效的端倪。可是,他们意味着也不要白手而归——收缩了WIMPs“藏身之处”的限制。

本文转发自满世界科学(huanqiukexue)

四月11日,切磋人口在格兰萨索国家实验室和阿布扎比的欧洲核子商量宗旨下边欧洲粒子物理实验室实行的会谈商讨业中学公布了最新结果。

撰文 | 张华

即便,正在与暗物质玩“躲小猫”游戏的化学家并从未气馁,他们正谋算开创更加大、更加灵活的WIMPs探测器,并物色别的大概的暗物质颗粒,举个例子更低调的轴子等。“轴子暗物质实验”项目将对轴子最有望的一部分隐身地方举办探测。

非常多时候,做物理实验像一成不改变,兔子不断定会来……

例如几十年前,日本的小柴昌俊在东瀛神冈的贰个丢掉的专断矿井里,用三千吨纯清水和一千个直径20英寸的光电倍增管探测质子衰变的功率信号。他们全力以赴了非常久,但神冈实行未有找到质子衰变。等得时间越长,越能分明人质的寿命,最后分明人质的寿命大于1033年。

而是,守得云开见月明。1987年,16万光年之外的影星产生,小柴昌俊那几千吨纯清澈的凉水探测到了超新星中微子。因为这几个奉献,他在二〇〇二年得了诺Bell物工学奖——那正是“来自16万光年之外的红包”。

探测暗物质的实践,也时有发生了就好像的出人意料。

寻找WIMP

在意大利共和国格兰萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory),有贰个探测暗物质粒子的档案的次序——XENON1T。这么些实验室与扶桑神冈小柴昌俊当年的实验室很像,也是很深的地下井,也亟需用到很纯的液体探测器。

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格兰萨索国家实验户外景(图片来自:wikipedia)

只可是,扶桑神冈用的是单纯水,而意国的XENON1T用的是纯度相当高的液氙。氙是一种惰性气体,平时被小车改装者用做氙灯,氙灯能够亮瞎对面车道上的车主。这种惰性成分,是什么用来探测神秘的暗物质粒子的?

内需重申的是,暗物质粒子的理论模型相当多,搜索暗物质粒子如同在茫茫人海中找人。直到未来,大家以致连暗物质的名字到底是何许都不了解。有一些人会说暗物质叫WIMP,有一些人讲暗物质叫Axion……公说公有理,婆说婆有理。

在大多暗物质理论模型中,有一种材料在1GeV~一千GeV量级(作为对照,大家清楚质子的身分相近1GeV)的候选暗物质粒子万分受物艺术学家好感,那么些粒子便是弱互相功用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle,简称WIMP)。

上海复旦物理与天教院大学生后张佳骏告诉《举世科学》新闻报道工作者:“WIMP是一类流行的暗物质候选者。在大自然热大爆炸模型中,随着刚开始阶段炽热的宇宙逐步膨胀并冷却,暗物质粒子与另外粒子解耦合何况长时间稳定留存到前天。只要暗物质粒子具有一定于弱相互成效的反应截面,恐怕说它可以参与弱相互效用,并且它们还相当重(静质量高于1GeV),在分布的品质范围内(从GeV直到TeV量级),都能自然地演讲现在天文观测到的暗物质的密度。那正是WIMP得名的因由——参预弱互相功用何况品质大。而WIMP在热大爆炸宇宙模型中对于宇宙暗物质密度的成功讲明就被俗称为WIMP神跡。”

能够见见,WIMP料定比质子重,因而只要要让它去撞三个原子核,要是这几个被撞的原子核质量与WIMP大概,那么就大概产生弹性碰撞,能够把被撞的原子核增加速度到异常高的进程。那几个被撞的原子核获得那个动能后能够移动兴起,最后撞上别的物质而发光,化学家能够透过发生的光来推算WIMP的材料与其相互成效的断面。

在切切实实的操作中,有部分地工学家就分选了氙原子核作为被撞对象。氙是54号成分,实验选取的是半衰期最长的同位素——氙124。氙原子核与WIMP的身分是周围的,由此能够“美髯公战张益德”,实际不是“关羽战蚂蚁”,那看起来或者是一幕好戏。

自然在质量一点都非常的小的暗物质粒子的争鸣中,举例所谓的轴子品质就在μeV-keV量级,那些就无法去撞氙原子核来做尝试了,因为氙原子核对轴子来讲太重了,轴子撞上去犹如“蚍蜉撼大树”。

液氙所要探测的,就是WIMP。

XENON1T的实验装置位于地下1400米深,内部有一个持有3.2吨液氙的巨形水槽。若是暗物质粒子WIMP存在,它的穿透技巧极强,那么WIMP能够穿到地下与水槽中的氙原子核碰撞,这种冲击会发出特殊的发光时限信号,化学家希望捕捉到这一小可能率事件。

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XENON1T尝试装置内部(图片源于:XENON1T官方网站)

液氙意外衰变

当然物工学家感到,液氙是可怜平静的,它就就好像因循守旧那一个传说里的“株”静静等待暗物质粒子那么些“兔”来撞击它。

只是,意外爆发了。

近日,在XENON1T合营组的化学家发掘,兔子没等到,株却变了。

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