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暗物質(zhì)“迷”與“謎”:“我們已經(jīng)接近發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)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(zhì)探測實驗室、中國錦屏地下實驗室二期擴建進(jìn)展順利……

  中國“天眼”、世界最大單口徑球面射電望遠(yuǎn)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(zhì)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(zhì)。在尋找暗物質(zhì)的道路上,中國身影越來越多。

  “暗物質(zhì)”被科學(xué)家比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的烏云”,是目前國際科研的最前沿領(lǐng)域之一。迄今的研究和分析表明,暗物質(zhì)在宇宙中所占的份額遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前人類可以看到的物質(zhì),通常所觀測到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。暗物質(zhì)涉及宇宙產(chǎn)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(xué)即將誕生時類似,現(xiàn)在人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識又一次處在了十字路口。毫不夸張說,找到并研究暗物質(zhì),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(xué)之后,人們認(rèn)識宇宙的又一次重大飛躍。”清華大學(xué)工程物理系副教授岳騫說。

  除了“上天”,國際上暗物質(zhì)探測更多的是“入地”,即在地下的極深實驗室中進(jìn)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(jì)以來,國際上相繼開展了20多個暗物質(zhì)探測實驗,利用各種技術(shù)來尋找暗物質(zhì)。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(zhì)量暗物質(zhì)的信號,這些信號引起了科學(xué)界和公眾的強烈興趣。

  以往中國科學(xué)家要想進(jìn)行暗物質(zhì)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(zhì)探測實驗室。2010年啟用后,有兩個實驗組進(jìn)駐,分別是清華大學(xué)主導(dǎo)的CDEX實驗和上海交通大學(xué)主導(dǎo)的PandaX實驗。

  清華大學(xué)常務(wù)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(jìn)程可以看出,地下實驗室,特別是極深地下實驗室的建設(shè)和發(fā)展可以為一個國家提供綜合性的重大基礎(chǔ)科學(xué)研究平臺,是一個國家關(guān)鍵性的重大基礎(chǔ)科學(xué)研究設(shè)施。

  過去五年里,我國在暗物質(zhì)方面的研究進(jìn)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(jié)果,進(jìn)一步縮小了暗物質(zhì)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(zhì)量暗物質(zhì)信號提出了質(zhì)疑。

  談到這兩個實驗組的結(jié)果,來自美國珀杜大學(xué)的物理學(xué)家拉斐爾·朗認(rèn)為,兩個實驗組最近發(fā)表的成果,真正使得中國暗物質(zhì)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(jìn)行二期擴建,屆時實驗室總?cè)莘e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(jìn)入重質(zhì)量暗物質(zhì)信號區(qū)進(jìn)行搜索。

  中國“千人計劃”專家、上海交通大學(xué)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(yù)言的一類暗物質(zhì)粒子,“我們已接近發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的邊緣”。

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

編輯:薛曉鈺

關(guān)鍵詞:暗物質(zhì) 酒泉 宇宙幽靈

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