世界最大暗物質(zhì)探測(cè)器成功運(yùn)行！首個(gè)結(jié)果出爐，研究團(tuán)隊(duì)達(dá)250人，實(shí)驗(yàn)室在地下1.5公里

白交 2022-07-08 15:34:40 來(lái)源：量子位

白交 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

世界上最大、最靈敏的暗物質(zhì)探測(cè)器，誕生了。

目前已成功運(yùn)行，并驗(yàn)證有效。

它叫做LUX-ZEPLIN?（LZ），旨在解決宇宙的最大謎團(tuán)之一——

找到暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。

暗物質(zhì)，是一種不發(fā)射或吸收光線or任何形式的輻射，卻占宇宙85%質(zhì)量的物質(zhì)。

如今，經(jīng)過(guò)1000多天的靈敏度測(cè)試，這個(gè)地下近1.5公里的大裝置，終于開(kāi)始運(yùn)行。

世界最大暗物質(zhì)探測(cè)器

取名為L(zhǎng)UX-ZEPLIN，實(shí)則源于此前兩個(gè)暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的合并。

——LUX（Large Underground Xenon）和ZEPLIN（ZonEd Proportional scintillation in LIquid Noble gases）。

為了避免來(lái)自太陽(yáng)和宇宙輻射的干擾，這個(gè)探測(cè)器位于美國(guó)南達(dá)科他州根據(jù)礦井改造的地下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，里面進(jìn)行著十多個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括中微子的性質(zhì)、地?zé)崮?、粒子物理?shí)驗(yàn)等。

而暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是利用7噸活性液體氙與暗物質(zhì)之間的相互作用，來(lái)尋找暗物質(zhì)。

據(jù)工程師介紹，選擇氙氣的原因之一，是它的液體密度非常高，每升大約三公斤，比鋁還要密集。

暗物質(zhì)探測(cè)器有很多層，從中心開(kāi)始有一大桶液態(tài)氙氣。

旁邊有多個(gè)光電倍增管，以檢測(cè)可能顯示暗物質(zhì)存在的光信號(hào)?？茖W(xué)家希望，當(dāng)暗物質(zhì)撞擊氙核時(shí)，可以產(chǎn)生一點(diǎn)閃光。

并將溫度保持在零下100攝氏度。

除此之外，探測(cè)器還需由放射性極其純凈的必需材料構(gòu)成。

為此相關(guān)負(fù)責(zé)人指出，團(tuán)隊(duì)分析了1200多種材料，其中選擇了最純的材料來(lái)構(gòu)建LZ，并表征來(lái)自自然宇宙輻射的殘余噪聲。

如今這個(gè)裝置終于建成。去年12月底試運(yùn)營(yíng)期間，收集到了60個(gè)“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”，雖然這個(gè)結(jié)果沒(méi)有證據(jù)表明是暗物質(zhì)信號(hào)，但能表明探測(cè)器的各個(gè)方面運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

目前LZ正在尋找名為WIMPs的粒子，它是暗物質(zhì)最有希望的候選者，并且還為其設(shè)定了新的探測(cè)限制。

250名科學(xué)家和工程師組成

本次實(shí)驗(yàn)由美國(guó)、英國(guó)、葡萄牙和韓國(guó)等35個(gè)機(jī)構(gòu)的250名科學(xué)家和工程師組成。

倫敦大學(xué)物理與天文學(xué)院暗物質(zhì)研究小組負(fù)責(zé)人Chamkaur Ghag表示：

揭示暗物質(zhì)的本質(zhì)是科學(xué)界最優(yōu)先考慮的事情之一。

在LZ項(xiàng)目中，我們?yōu)殪`敏度設(shè)定了新的世界極限，并進(jìn)入了完全未被探索的領(lǐng)域，尋找宇宙丟失的質(zhì)量。

論文鏈接：
https://lz.lbl.gov/wp-content/uploads/sites/6/2022/07/LZ_SR1_Paper_7July2022.pdf

參考鏈接：
[1]https://lz.lbl.gov/
[2]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900219314032?via%3Dihub
[3]https://arxiv.org/abs/1802.06039
[4]https://www.youtube.com/watch?v=JiOYgHSKcs4
[5]https://www6.slac.stanford.edu/news/2022-07-07-researchers-mark-successful-startup-lux-zeplin-dark-matter-detector-sanford
[6]https://www.ucl.ac.uk/news/2022/jul/worlds-largest-and-most-sensitive-dark-matter-detector-comes-life