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暗物質“迷”與“謎”:“我們已經(jīng)接近發(fā)現(xiàn)暗物質的邊緣”

2015年09月23日 21:35 | 來源:新華網(wǎng)
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  新華網(wǎng)成都9月23日電(記者 李華梁)全世界最深的暗物質探測實驗室、中國錦屏地下實驗室二期擴建進展順利……

  中國“天眼”、世界最大單口徑球面射電望遠鏡反射面單元面板開始拼裝……

  世界上迄今為止觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的“暗物質粒子探測衛(wèi)星”將于年底在酒泉擇機發(fā)射……

  近期,一批來自中國的科研計劃不斷聚焦“宇宙幽靈”——暗物質。在尋找暗物質的道路上,中國身影越來越多。

  “暗物質”被科學家比作“籠罩在21世紀物理學天空中的烏云”,是目前國際科研的最前沿領域之一。迄今的研究和分析表明,暗物質在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質,通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%。暗物質涉及宇宙產生和演化的一些最基本問題。

  “與百年之前相對論和量子力學即將誕生時類似,現(xiàn)在人類對物質世界的認識又一次處在了十字路口。毫不夸張說,找到并研究暗物質,將是繼哥白尼日心說、牛頓萬有引力定律、愛因斯坦相對論以及量子力學之后,人們認識宇宙的又一次重大飛躍。”清華大學工程物理系副教授岳騫說。

  除了“上天”,國際上暗物質探測更多的是“入地”,即在地下的極深實驗室中進行探測,這樣便可減少地球上無處不在的宇宙線干擾。

  本世紀以來,國際上相繼開展了20多個暗物質探測實驗,利用各種技術來尋找暗物質。特別是近幾年來,競爭更為激烈。來自意大利、美國、德國的實驗組先后宣稱發(fā)現(xiàn)了疑似輕質量暗物質的信號,這些信號引起了科學界和公眾的強烈興趣。

  以往中國科學家要想進行暗物質研究,只能借用國外的地下實驗室。中國錦屏地下實驗室頂部覆蓋2.4公里的巖石,為目前全球最深的暗物質探測實驗室。2010年啟用后,有兩個實驗組進駐,分別是清華大學主導的CDEX實驗和上海交通大學主導的PandaX實驗。

  清華大學常務副校長、中國錦屏地下實驗室主任程建平教授表示,從過去幾十年國際地下實驗室的發(fā)展進程可以看出,地下實驗室,特別是極深地下實驗室的建設和發(fā)展可以為一個國家提供綜合性的重大基礎科學研究平臺,是一個國家關鍵性的重大基礎科學研究設施。

  過去五年里,我國在暗物質方面的研究進展迅速。2014年,CDEX實驗組得到了目前點電極高純鍺探測器在國際上最靈敏的實驗結果,進一步縮小了暗物質可能存在的區(qū)域。PandaX實驗組也于同年公布了一期實驗獲得的首批數(shù)據(jù),對以往國際上所有發(fā)現(xiàn)的疑似輕質量暗物質信號提出了質疑。

  談到這兩個實驗組的結果,來自美國珀杜大學的物理學家拉斐爾·朗認為,兩個實驗組最近發(fā)表的成果,真正使得中國暗物質搜尋努力“走到了國際社會的最前沿”。

  目前,錦屏地下實驗室正進行二期擴建,屆時實驗室總容積將從目前的4000立方米擴容到約30萬立方米,可容納更多的實驗組。

  PandaX實驗的規(guī)模也在擴大,“半噸級”實驗將是世界上同類實驗的最大規(guī)模,靈敏度也比現(xiàn)有裝置放大近20倍,并有望進入重質量暗物質信號區(qū)進行搜索。

  中國“千人計劃”專家、上海交通大學鴻文講席教授季向東表示,隨著實驗探測靈敏度的提升,中國人有望率先找到理論預言的一類暗物質粒子,“我們已接近發(fā)現(xiàn)暗物質的邊緣”。

  各國科學家都在摩拳擦掌,等待這一興奮時刻的到來。暗物質探尋的競爭愈發(fā)激烈,人類認識暗物質的旅途或即將迎來最后一段征程。

編輯:薛曉鈺

關鍵詞:暗物質 酒泉 宇宙幽靈

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