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神秘的暗物質(zhì)，正離人類的探針越來越近。北京時(shí)間昨晨美國俄亥俄州哥倫布市，中國“熊貓計(jì)劃”（PandaX）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、上海交通大學(xué)鴻文講席教授季向東在“2017年度國際高能粒子天體物理大會(huì)（TeVPA2017）上宣布該項(xiàng)目合作組最新暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是“熊貓計(jì)劃”繼去年7月發(fā)布580公斤級(jí)探測(cè)儀的首個(gè)探測(cè)結(jié)果后，第二次發(fā)布國際最靈敏暗物質(zhì)探測(cè)結(jié)果。當(dāng)前，暗物質(zhì)探測(cè)的國際競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，所有實(shí)驗(yàn)合作組都期望率先發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子的信號(hào)。 探測(cè)靈敏度提高400%以上 暗物質(zhì)是宇宙中不參與“電磁”和強(qiáng)相互作用的全新未知物質(zhì)，其存在是已知普通物質(zhì)的5倍多。根據(jù)目前主流理論，暗物質(zhì)很可能是一種超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的“弱相互作用重粒子”。作為科技部“十三五”重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)，中國主導(dǎo)的這一項(xiàng)目在高達(dá)“54噸·天”的國際最大曝光量下，得到了暗物質(zhì)與核子的碰撞截面應(yīng)小于“6乘10的負(fù)47次方”平方厘米限制，再次刷新了對(duì)暗物質(zhì)粒子性質(zhì)限制的世界紀(jì)錄。過去一年里，項(xiàng)目組通過進(jìn)一步降低背景噪音并堅(jiān)持長時(shí)間運(yùn)行，使其對(duì)暗物質(zhì)和普通物質(zhì)相互作用的探測(cè)靈敏度提高了400%以上。 上海交大牽頭的“熊貓計(jì)劃”使用液氙作為探測(cè)儀的靶材料，自主研制580公斤的“二期”探測(cè)儀，也是目前國際上最大的暗物質(zhì)直接探測(cè)儀器之一，自2015年11月起在四川涼山州地下約2500米深的錦屏地下實(shí)驗(yàn)室中運(yùn)行。該實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所由清華大學(xué)和雅礱江流域水電開發(fā)有限公司共同開發(fā)，“熊貓計(jì)劃”二期合作組成員還包括北京大學(xué)、山東大學(xué)和中科院應(yīng)用物理研究所等單位的科研人員。 國際暗物質(zhì)探測(cè)競(jìng)爭(zhēng)激烈 在國際暗物質(zhì)探測(cè)競(jìng)賽中，已經(jīng)結(jié)束運(yùn)行的美國LUX合作組在今年1月發(fā)表250公斤級(jí)探測(cè)儀過去4年運(yùn)行的最終數(shù)據(jù)，超過了“熊貓計(jì)劃”去年發(fā)表的世界最靈敏探測(cè)結(jié)果。而位于意大利的XENON1T探測(cè)器則已成為目前世界上運(yùn)行中最大的暗物質(zhì)探測(cè)儀，探測(cè)區(qū)域的液氙量達(dá)2噸。這一實(shí)驗(yàn)合作組也于今年5月公布了首個(gè)結(jié)果，其靈敏度又再次超越了美國LUX。 今年來，我國項(xiàng)目組成員放棄春節(jié)等節(jié)假日，長期堅(jiān)守地下實(shí)驗(yàn)室工作崗位爭(zhēng)分奪秒，直到本階段數(shù)據(jù)采集于7月17日結(jié)束。為了盡快發(fā)布探測(cè)結(jié)果，上海交大劉江來教授帶領(lǐng)多位研究人員夜以繼日完成數(shù)據(jù)分析工作。 目前，“熊貓計(jì)劃”探測(cè)靈敏度已經(jīng)深入理論預(yù)言的暗物質(zhì)粒子存在的參數(shù)空間，但還需一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的靈敏度改善。團(tuán)隊(duì)表示，“熊貓計(jì)劃”二期探測(cè)力爭(zhēng)領(lǐng)跑探測(cè)靈敏度，率先取得重大探測(cè)成果。 |
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