 放大圖片
■PandaX最大的優勢是廉價和不需要多少屏蔽材料。 網上圖片
2,400米深處設實驗室 破解宇宙成分之謎
香港文匯報訊 綜合報道，在四川錦屏山地下2,400米的暗物質探測地下實驗室，中國科學家正雄心勃勃進行一項科研項目：尋找暗物質的存在證據。暗物質是宇宙中最難以捉摸的物質之一，科學家試圖找到弱相互作用大質量粒子（WIMPs）存在的證據，它佔據了宇宙總物質的80%，但科學家對其粒子知之甚少。
據騰訊網報道，這個粒子和天體物理學氙氣試驗項目（簡稱PandaX）於今年初開始收集數據，希望能找到暗物質粒子的證據。PandaX項目是在世界上最深之一的實驗室中進行，遠離會導致錯誤信號的輻射源，它上面的岩石主要是大理石，不存在多少輻射材料。據了解，計劃由上海交通大學牽頭，上海應用物理研究所、山東大學、北京大學、美國密歇根大學、馬里蘭大學和雅礱江水電開發公司聯合參與。
中國團隊的加入，顯然使世界上暗物質的研究者受到了很大的鼓舞。據介紹，在此前，世界上最好的地下實驗室是位於意大利的GRANSASSO地下實驗室，在那裡進行的Xenon100實驗，由意大利、美國、日本等國際團隊共同加入，上海交通大學也是參加實驗的單位之一。
通過液氙探測暗物質粒子
根據目前最完善的理論，儘管萬有引力和弱核力的存在，但它們只與普通物質相互作用。如果弱相互作用大質量粒子擊中普通物質的原子核，它可能引發其它粒子發光。然而粒子的規模決定了這些現象將極其罕見。進行這項研究的錦屏地下實驗室位於2,400米岩石下的一座18公里隧道的中部，這將可避免研究人員搜集到錯誤的數據。
在實驗室內部，一座裝有液態氙氣的巨大水箱維持在極低的溫度下。如果一顆弱相互作用大質量粒子擊中內部的氙氣原子核，就會發射出光子和電子，這兩種粒子都將被研究人員探測到。對比兩種信號可以使研究人員精確查找到水箱內發生這一現象的位置，在水箱中心的相互作用比邊緣更加可信。
PandaX計劃的負責人、上海交通大學物理系教授季向東表示，PandaX計劃將通過液氙在地下探測暗物質粒子。按照計劃，設備最遲將在2016年升級到1噸液氙的量級。據悉，運用同樣方法進行探測的意大利Xenon100試驗，原本被認為最有希望出成果，卻在2012年宣佈沒能找到暗物質，甚至一度懷疑暗物質的存在。但該實驗室去年宣佈，將提前把液氙的量級提升到1噸的量級，使實驗的精度提升100倍。
PandaX首批結果年底公佈
上海交通大學物理系的天體物理學家王斌教授表示：「這就像用網捕魚，用一張大網能夠捕捉到更多的粒子，這樣發現暗物質的幾率也許會更高。」
若果美國的LUX項目或者意大利的Xenon項目發現了可靠的可重複結果，那麼對於基礎物理學的意義將是非常重大的，它將解決許多天體物理學和宇宙哲學領域的謎題。PandaX項目的第一批結果將在2014年年底公佈。
|
放大圖片
