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科学家最新实验或将发现暗物质粒子(图)

发布: 2013-2-18 16:18 |  作者: 凤凰科技 |  来源: 仪器信息网 |  查看: 157次


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科学家希望检测到暗物质粒子撞击普通物质。中国电厂化学网+a {7rn+^@Hd4q.`0`

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  凤凰科技讯 北京时间2月16日消息,英国广播公司报道,近日科学家在高山底下深处人造洞穴里进行研究,希望能够找到宇宙中最神秘的物质之一:暗物质。深埋在意大利 格兰萨索山脉顶峰的格兰萨索国家实验室看起来更像007电影里反派的巢穴:入口隐蔽在一个巨大的钢门之后,钢门位于切断山脉的一个隧道中央。建立这样隐秘 的通道不是没有原因的。上方1400米厚的岩石意味着它能很好的躲避持续到达地球表面的宇宙射线。它为科学家们提供了一个安静的场所,用于思考物理学里已 知最奇怪的现象。中国电厂化学网y)^8^0Z:CW*s

jf*n^,o!\h0  内部三个广阔的大厅里正在进行大量实验——但最新开始的阴暗面50(DarkSide50)项目旨在研究暗物质。中国电厂化学网+Mk,m/KM*qN.pP

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  我们所看到的宇宙物质其实只组成了整个宇宙的4%,科学家认为剩下的96%来自两种神秘的形式。他们预测宇宙73%的部分是由暗能量组成——一种无处不在的能量场,它作为某种反引力能够阻止宇宙自我收缩。

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E0\r,D P)lt-a0  剩余的23%则来自暗物质。现在面临的挑战便是,没有任何人亲眼看到过暗物质的存在。伦敦大学学院粒子物理学家ChamkaurGhag博士解释道:“我们认为它极可能是一种粒子形式。”

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*h$_] af+h0  “我们发现了光子、中子和电子以及所有能够建造物质的基本粒子。我们认为暗物质也是一种粒子,只不过以非常奇特的形式存在,因此我们可能还没有感知到它。这主要是因为它不会感受到电磁力——光不会反射它,因此我们和它的接触并不多。”中国电厂化学网~/j$m}cy

*cj#g6R"MB'E0  物理学家也将暗物质粒子称为大质量弱相互作用粒子(WIMPs)。他们认为每秒大约有几百万颗暗物质粒子经过我们身边,而我们浑然不知。但很可能偶尔的机会它们会与正常的物质碰撞,这就是我们希望借助阴暗面50探测的现象。  中国电厂化学网*P%]Q o*|XEf

实验位于地下的一个人造洞穴里。中国电厂化学网*W$y6V"y*neW

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  在房子大小的水槽里,一个巨大的金属球里盛装了一个名为闪烁基数器的粒子探测器。这个容器里装满了50千克的液氩以及氩元素气体形式组成的厚厚 一层。“如果暗物质粒子出现并撞击氩,那么反冲原子将获得能量,并迅速的试摆脱这种能量。”Ghag博士说道。“氩元素摆脱能量的方式便是释放出光,它 会投射光子。”中国电厂化学网7}$W+` EiMV

$@ |'\ n{y$s!M LN0  “但它也同时会放电:相互作用过程中会释放某些电子。这些电子将会漂移至气体层,当它们撞击气体,就会发出闪光。”中国电厂化学网G5^ `6]e-L/z

M {1e9h*W]W0  直到现在搜寻暗物质的行动一直一无所获。有的实验声称在年度调制时目击到暗物质发出的信号。这是基于暗物质粒子的数量会随着季节变化而发生改变 的观点。随着地球环绕太阳运动,它将进入一个暗物质的固定场——其中半年它将随着暗物质的潮汐力而移动——就像行驶在雨中一样。但另一半时间里它将与这种 潮汐力背道而驰,因此撞击到的暗物质也更少。然而,其它研究人员却对这种用于检测暗物质的季节性变量表示质疑。中国电厂化学网 l4w-[*m+x5L

S"f C }2^4ip0  其它实验进行了相当长的时间,但仍没有什么特别的收获。其中一个名为XENON100的实验也在格兰萨索实验室进行,它已经持续了1年之久,却 只发现了两次“事件”——这还无法排除可能存在某些残余背景辐射。但是利用DarkSide50项目,我们可能能够找到一些答案。中国电厂化学网2vMJ%vR

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  除了这个实验,另一个巨大探测器、位于美国南达科塔金矿的LUX也将很快投入使用。在未来几年,科学家计划利用更强大的探测器,例如XENON1T和LUX-Zeplin,希望能够找到这些粒子存在的第一批实验证据。中国电厂化学网wzV-V{_^c"h

'~X'\Gw0  DarkSide50项目小组的奥尔多·伊阿尼(Aldo Ianni)说道:“暗物质是目前主要的科研目标。它将帮助我们理解宇宙中的一个我们尚未了解的重大部分。我们知道存在暗物质,只是不确定它究竟是由什么组成的。”

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  徒劳的搜寻?中国电厂化学网| w?&]4@$bL\$K hH |

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  格兰萨索国家实验室的总监斯特凡诺·莱格兹(Stefano Ragazzi)教授希望在他的实验设备里能够首次观测到暗物质。“这是不同实验之间的竞争——你想要成为第一个发现的人,而非第二个或者第三个。大家都 预感暗物质的发现指日可待,因此每人都迫切希望自己能够成为第一个发现者。”

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  但莱格兹教授也承认,他们可能一无所获——暗物质可能并不是以WIMPs的形式存在。“到头来我们可能发现最初提出的假设其实是错误的…(暗物质)可能是完全不同的东西。但没有找到暗物质可能收获会更大。”

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  未来几周DarkSide50项目将全面启动,周围的水箱将充满纯净水,科学家只需要耐心的观察和等待。Ghag博士表示,虽然存在不确定性,但找到暗物质的潜在回报将难以估量。“这将成为革命性的发现——它会改变我们对宇宙以及它的形成和进化方式的理解。”中国电厂化学网[%wCx:~/_b bL4`


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TAG: 科学家 暗物质

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