我科學家刷新暗物質探測靈敏度

記者從清華大學獲悉，該校主導的中國暗物質實驗合作組利用一種國際首創的高純鍺探測系統，在一定範圍內將暗物質直接探測靈敏度提高到目前國際最高水平。研究成果於北京時間13日在線發表在國際頂級期刊《物理評論快報》上。

暗物質是指宇宙中那些既不發射光，也不吸收和反射光的物質。更嚴格地講，就是不參與電磁相互作用和強相互作用，但依然能夠施加引力影響的不可見物質。天文學的眾多觀測數據和結果表明，暗物質約佔整個宇宙物質質量的85%，在物質起源和宇宙演化過程中具有十分重要的地位。

CDEX合作組實驗負責人、清華大學工程物理系教授岳騫介紹，當前暗物質探測方法大體分為「上天」「入地」和「人造暗物質」三類：「『上天』指間接探測實驗，為減少地球大氣層的干擾，通常在太空進行。『入地』指直接探測實驗，為減少宇宙線的干擾，通常在地下實驗室進行。『人造暗物質』指加速器實驗，希望通過普通粒子的對撞來產生暗物質粒子，主要在歐洲核子中心的大型強子對撞機上進行。我們在中國錦屏地下實驗室開展的研究屬於『入地』。」

據介紹，該合作組利用國際上第一個液氮直接浸泡製冷的真空封裝點電極高純鍺探測器，在4—5GeV範圍內自旋無關暗物質直接探測靈敏度提高到8×10-42cm2，達到目前國際最高水平。

「當彌散在整個空間的暗物質粒子偶爾與鍺原子發生碰撞後，會導致鍺核發生反衝並通過電離過程在探測器內沉積能量。」岳騫介紹，合作組進行的點電極高純鍺探測器實驗，就是通過研究反衝核的反衝能量、事例率及其變化等參數來研究暗物質粒子的質量、與靶核的相互作用截面、暗物質分布等性質。

中國暗物質實驗研究團隊成立於2009年，由清華大學（工程物理系）主導，聯合四川大學、南開大學、中國原子能科學研究院、北京師範大學、雅礱江流域水電開發有限公司等多家單位組成，使用點電極高純鍺探測器進行暗物質直接探測研究，計劃未來使用噸量級的點電極高純鍺探測器陣列進行暗物質直接探測和無中微子雙貝塔衰變的測量。（光明融媒記者鄧暉）

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