下一代暗物質探測器將以前所未有的方式研究宇宙

更大並不總是意味著更好，但某些物理探測器可能是證實這一規則的例外。特別是如果目標是探測難以捉摸的粒子，例如中微子或假設粒子，例如暗物質。為此，最近出現了一些令人興奮的進展。

根據對宇宙的觀測，我們能看到並與之相互作用的物質僅佔宇宙中應存在的所有物質的六分之一。所謂的「暗物質」是因為它不與光相互作用，它構成了其餘部分。有許多假設關於暗物質到底是什麼，但沒有確定性。達爾文和勒克斯-澤普林合作進行了最大的實驗，重點是發現暗物質，剛完成宣告他們聯合起來建造了一個新的、巨型的下一代探測器。

目前負責尋找此類物質的最先進的氙基探測器是 LUX-ZEPLIN 和 XENONnT/DARWIN 實驗。他們兩人都將於今年開始首次科學運行，收集數據，希望最終能找到暗物質確實存在的直接證據。

氙是一種惰性氣體，其液態形式被用作探測器，因為它與宇宙中的微小物體相互作用。探測器的設計目的是發現表明另一個粒子撞擊氙原子的閃光，然後可以揭示發生的相互作用的類型。目前的實驗分別使用了 7.0 噸和 5.9 噸液氙。

這些實驗的前身只能縮小暗物質的可能性範圍，而無法證實它的證據。 XENON1T 確實發現了一些令人興奮的訊號，但還不足以做出正確的發現。然而，它確實觀察到有史以來最罕見的事件，這非常令人興奮。

達爾文和勒克斯-齊普林合作設計和建造的下一代數噸氙探測器將比現有探測器更大、更靈敏。它不僅會尋找暗物質，還將研究來自太陽和其他宇宙來源的中微子。

雖然這種新探測器目前還只是一個想法，但另一個新探測器已經開始建造。超神岡位於日本的下一代中微子探測器預計從 2027 年起將大大擴展我們對宇宙的了解。

「透過觀察太陽內部核融合產生的中微子，來自巨大的太陽表面的太陽耀斑Hyper-K 合作成員、倫敦國王學院的喬斯特·米根達 (Jost Migenda) 博士告訴 IFLScience：“Hyper-Kamiokande 將通過銀河系及其他地區垂死恆星的爆炸，讓我們了解恆星的生與死。”

一篇關於其功能的新論文發表於天體物理學雜誌讓天文學家興奮不已。儘管如此深入研究核心塌縮超新星（產生黑洞或中子星）背後的機制尚不清楚。探測器將能夠提供更清晰的想法超新星的類型基於它們的中微子特徵，只要它們在銀河系或附近。這是聞所未聞的。

「到目前為止，我們只能比較少數特徵（例如中微子的平均能量是多少；或者事件發生率是否突然中斷，如果恆星坍縮成黑洞，這種情況就可能發生） 。當然，這會幫助我們縮小範圍；但可能仍然有數百個模型與觀察到的特徵相匹配，」該研究的主要分析者 Migenda 博士解釋道。

「在本文中，我們描述了一種方法，利用觀測到的中微子的完整時間和能量分佈，將它們與不同的模型進行比較。用一個比喻來說：以前，我們可能能夠判斷出嫌疑人有金髮和棕色的眼睛通過這種新方法，我們可以有效地獲取嫌疑人的照片，因此我們有更好的機會識別他們。

Hyper-K 也將研究基礎物理學，並且像它的前身一樣，將嘗試尋找在極限我們目前對宇宙的理解。