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加拿大地下新实验欲搜寻暗物质

据报道,近日科学家宣称,目前加拿大安大略湖1.5公里下方的地下实验室正开始新一轮的暗物质搜索,暗物质是一种不可见但是大量存在的宇宙组成物质。这个名为芝加哥地下粒子物理观测站COUPP-60的项目是一个装满纯净水和CF3I——一种灭火器成分的的30公升小泡室。研究人员希望在非常罕见的时刻,也即暗物质与正常物质发生碰撞时,借助暗物质撞击探测器形成的泡沫而间接监测暗物质的存在。
暗物质被认为组成了宇宙的1/4,然而我们无法看到或者触摸到它,但可以感受到它的引力——科学家认为暗物质是星系不会彼此远离的原因。暗物质很可能是由一种外来粒子组成,这种粒子很少与普通物质发生碰撞,因此此刻可能有很多暗物质从你身边飞过,穿透你身体内原子之间的空间而不撞击到任何物质。
在非常罕见的情况下,暗物质可能会撞击到某样事物,这就是COUPP-60研究人员所希望发生的情形。
美国能源部费米国家加速器实验室的研究人员休·利平科特这样说道:“我们的目标是使用最敏感的探测器监测我们并不理解的粒子信号。”
他负责带领了安大略湖SNOLAB设施内部探测器的安装。
COUPP-60内部的水都保持沸点以上的温度和压力,尽管要形成泡沫这些材料需要额外的摇摆能量。撞击的暗物质粒子能够提供这样的摇摆,因此小泡室被调整到能够检测到泡沫的形成。
由于其它粒子也能撞击探测器内部的原子,这就是为什么它被埋在地下深处以屏蔽所有可能到达它的粒子。它还被淹没在7000加仑(26.5立方米)的水下,后者为它提供了额外的一层防护。然而,还是有些非暗物质的粒子能够穿透进来,但科学家已经有较为成熟的方法筛选虚假的信号。真实的暗物质撞击应该是非常罕见的。
利平科特这样说道:“这种事件非常罕见,一年可能就发生几次而已。”
目前该项目已经观察到好几个泡沫,但它们是否是由暗物质引起的,还是某些普通的原因,仍有待科学家的进一步考证。
COUPP-60是一组地下暗物质搜寻实验之一;其它的包括意大利XENON暗物质项目;美国南达科塔大型地下氙(LUX)实验和美国明尼苏达州冷冻暗物质搜寻(SuperCDMS)实验。此外在国际空间站还安装有一个名为阿尔法磁谱仪的粒子探测器,希望能够发现这个隐匿的物质。这些实验有的已经进行了好几年,但是没有一个发现了可靠的暗物质信号。探测器正在不断地升级,变得越来越敏感,这或可能在未来改变暗物质搜寻的现状。

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