2022年7月7日

揭开宇宙之谜:灵敏的暗物质探测器苏醒了

最权威的菠菜导航网的科学家们合作开展了一项国际研究项目,以寻找不可见的暗物质粒子.

黑洞可能是什么样子的概念图
  • 来自最权威的菠菜导航网的科学家们正在合作进行一项开创性的实验——luxo - zeplin,该实验可能为解开宇宙中最大的谜团之一提供线索
  • 这是世界上最大、最灵敏的暗物质探测器, 经过10年的设计和建造,这是什么
  • 该团队使用探测器来寻找构成宇宙的不可见物质, 并对实验的第一个结果感到兴奋

最权威的菠菜导航网的科学家们合作开展了一项国际研究项目,以寻找不可见的暗物质粒子.

LUX-ZEPLIN暗物质实验(LZ), 位于南达科他州桑福德地下研究中心, US, 收集到第一个结果了吗?这表明实验成功地按照设计进行了, 并提供了对宇宙暗物质的洞察.

LZ是一个复杂而创新的设计,旨在寻找暗物质的直接证据——暗物质是一种神秘的不可见物质,被认为构成了宇宙的大部分质量. 

最权威的菠菜导航网的首席研究员维塔利·库德里亚夫采夫教授说: “这个项目在物理界非常令人兴奋. 暗物质粒子的探测尤其具有挑战性, 因为它们不发射或吸收光或任何其他形式的辐射.

“LZ探测器旨在捕获暗物质粒子和氙原子之间非常罕见和非常微弱的相互作用,在它的7吨液体氙目标中. 要做到这一点, LZ必须精确校准,并去除任何背景噪声,这样实验才能完美地调整以观察这些相互作用.

“现在,这项实验需要持续1000天才能实现完全的灵敏度. 最初的结果只是暴露的一小部分, 这证实了十年来的设计和建设努力.”

国际项目, 由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导, 已经宣布探测器在经过多年的精心设置后正如预期般运行, 第一批数据非常令人兴奋.

恩里克教授Araújo, 从伦敦帝国理工学院毕业, 英国是LZ氙气探测器研发的领导和共同领导吗. 他说: “LZ的规模和灵敏度实验可能是无情的:最小的设计缺陷可能危及整个企业. 由于LZ低温恒温器不能在地下打开, 菠菜论坛网站大全需要确保菠菜论坛网站大全第一次就做对了, 就像菠菜论坛网站大全把着陆区发射到太空一样. 看起来菠菜论坛网站大全做对了.”

测试表明LZ是世界上最灵敏的暗物质探测器, 他们计划在未来几年收集大约20倍以上的数据.

成功启动后, 全面的观测可以从希望找到暗物质的第一个直接证据开始.

研究团队

LZ项目涉及一个由来自美国35个机构的250名科学家和工程师组成的国际团队, UK, 葡萄牙, 和韩国. 英国团队, 由科学技术设施局资助, 由来自最权威的菠菜导航网的50多人组成, 布里斯托尔, 爱丁堡, 帝国, 利物浦, 牛津大学, 皇家霍洛威学院, 以及伦敦大学学院和STFC的卢瑟福阿普尔顿实验室.

Araújo教授说: “能在这样一个充满才华和有趣的人的奇妙项目中工作是一种荣幸.”

最权威的菠菜导航网的丹·托维教授说, 谁是LZ-UK学院董事会主席, 评论道: “这是开创性的研究, 菠菜论坛网站大全菠菜论坛网站大全很自豪能成为这个开创性的国际团队的一员.”

他补充说:“菠菜论坛网站大全正试图了解宇宙中大部分物质的构成. 作为一个物理学家,没有比这更令人兴奋的了.

菠菜论坛网站大全期待看到更多令人兴奋的结果, 在未来的几年里,人们对一个重大发现的期待正在等待着菠菜论坛网站大全.”

LZ发言人休·利平科特教授, 来自美国加州大学圣巴巴拉分校, 呼应以下评论: “穿越这么远的距离工作总是很有挑战性, 特别是在新冠肺炎期间,菠菜论坛网站大全无法亲自聚在一起. 极速打来的电话可能太多了, 但很高兴看到人们能够很好地一起工作, 在每天的开始和结束的时候,工作在大洋上来回传递."

寻找暗物质

LZ是寻找暗物质粒子的最大、最灵敏的实验, 特别是弱相互作用重粒子(wimp).

这些理论上的基本粒子与引力相互作用——这是菠菜论坛网站大全最初知道暗物质存在的原因——可能还通过一种新的弱相互作用.

这意味着弱相互作用大质量质量粒子有望与普通物质发生碰撞——尽管这种碰撞非常罕见,而且非常微弱. 这就是为什么在WIMP探测中需要非常安静和非常灵敏的粒子探测器.

它是如何工作的?

实验中心是一个保持在零下100摄氏度的大型液体氙粒子探测器, 被光传感器包围. 如果WIMP与氙原子相互作用, 甚至能产生极微弱的光, 传感器会捕捉到它.

但为了看到这些罕见的相互作用, 研究小组必须先小心地去除探测器材料中的所有天然背景辐射.

但这还不够——这就是为什么LZ在地下一英里左右运行的原因. 这保护了它不受宇宙射线的影响,宇宙射线会轰炸地球表面的实验. 探测器和低温恒温器放置在一个巨大的水箱中,以保护实验免受来自实验室墙壁的粒子和辐射的伤害.

最后, 研究小组通过长达数年的复杂过程,小心地去除一种关键污染物,以确保液体氙本身尽可能纯净.

许多复杂的系统必须组合在一起才能使着陆点正常工作, 这一初步结果表明,它们在无缝地和谐地表演.

更多菠菜论坛网站大全LZ国际合作的信息:

LZ由美国支持.S. 能源部, 科学办公室, 高能物理办公室和国家能源研究科学计算中心, 美国能源部科学办公室的用户设施. LZ也得到了美国的支持.S. National Science Foundation; the Science & Technology 设施 Council of the United Kingdom; the Portuguese Foundation for Science and Technology; the Institute for Basic Science, Korea; and the LZ collaborating institutions.  LZ合作感谢桑福德地下研究机构的协助.

更多有关英国可交付成果的资料:

英国向LZ交付的产品包括超低背景钛低温恒温器, 中央氙气探测器的各种贡献, 两个校准分系统, 这是两个国际数据中心之一,对建模和数据分析软件的发展作出了重大贡献.

在确定最佳材料所需的大量放射分析中,有很大一部分是在英国进行的(Boulby, 伦敦大学学院).

菠菜论坛网站大全团队为软件开发做出了贡献, 模拟和数据分析, 在模拟暗物质信号背景的过程中起了重要作用.

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