代表宇宙中约85%物质含量的暗物质看不见、摸不着,但科学家们普遍认为,暗物质粒子与普通物质之间极有可能存在一种微弱的相互作用。探测这种“宇宙幽灵”是目前世界重大前沿科研领域之一,全球共有几十个实验室正在这一领域紧张“赛跑”,谁最先捕捉到这种微弱作用留下的痕迹谁就“抓住”了“幽灵”。由于国际竞争的紧迫性,在上海和锦屏的分析团队放弃了所有周末休息时间,每天花16小时以上分析、讨论并完成数据分析工作。
PandaX在四川锦屏2400米深的山体下,用氙原子作为探测靶子“守株待兔”,探测弥散在地球周围成千上万亿的暗物质粒子可能碰撞到氙原子上而发生的微弱信号。去年一期采用120公斤级实验,今年的二期采用了500公斤级探测器,这台由合作组自行研发、在上海交通大学实验室里建造的探测器,可以对一个光子或一个电子进行灵敏探测,这是用前所未有的精度来甄别暗物质信号和背景“噪声”。“我们进行的所有实验就像在织一张网,当这张网越来越精密时,或许就能捕捉到暗物质了。”负责实验数据分析的上海交大特聘教授刘江来透露,目前这张“网”的孔隙已经做到了10的负46次方平方厘米,这是全世界运行中最大的暗物质探测器,灵敏度也最高。
据悉,实验最新结果相当于3.3万公斤氙原子在一天时间内没有和这些暗物质粒子发生过一次碰撞,或者一公斤氙原子在3.3万天里没有发生过一次碰撞。这对可能的暗物质粒子作出前所未有的实验限制,而这些限制使暗物质粒子的“性质”越来越明确。这对暗物质理论研究至关重要,理论物理学家据此将调整或重构新的暗物质理论模型,而最终这些模型将越来越接近真正的暗物质。PandaX暗物质实验是由上海交通大学率头,北京大学、山东大学、中科院上海应用物理研究所、中山大学、中国科学技术大学、中国原子能科学研究院和雅砻江流域水电开发有限公司等合作参与的首个大型液氙暗物质地下直接探测实验。
本报记者 易蓉