暗物质据信,它在宇宙中的存在量是普通物质的五倍。 但它与其他物质(例如构成我们周围物质的质子和电子)的相互作用非常微弱,以至于迄今为止,我们无法直接探测到它。
它甚至不与光相互作用,这就是我们称之为它的原因黑暗的事情。 但这并不意味着无法检测到。 我们可以搜索暗物质以多种方式。
我们可以尝试使用高能粒子加速器来产生暗物质,例如大型强子对撞机在欧洲核子研究中心。
我们还可以研究暗物质集中的空间区域,例如星系中心,暗物质衰变的迹象化为普通物质。
最后,我们可以通过构建高灵敏度探测器来直接搜索暗物质信号,这些探测器可以探测到暗物质粒子何时撞击普通物质粒子。
2017 年 1 月,此类探测器的建造工作将开始,地点位于维多利亚州斯托尔金矿地下一公里处。
世界各地正在进行许多不同的对暗物质的直接搜索,但斯托尔地下物理实验室的实验(苏普)将是南半球的首个此类项目。
我们将传感器放置在地下这么深的原因是为了防止它们被不必要的噪音淹没宇宙射线,不断降落在地球上的高能粒子。
这些宇宙射线的能量非常大,因此需要大量的材料来阻挡它们,防止它们干扰实验。
到目前为止,只有一种说法可以直接探测到暗物质DAMA-LIBRA实验,意大利格兰萨索实验室地下深处。
它使用掺铊碘化钠晶体,如果暗物质与晶体中的普通物质原子碰撞,该晶体会发出几乎难以察觉的闪光。
然而,这一检测似乎与其他实验不一致。 它们使用不同的目标材料和检测方法,例如勒克斯和氙实验,没有看到任何暗物质信号并且具有更高的灵敏度。
事实证明,构建使 DAMA-LIBRA 与其他实验搜索保持一致的暗物质理论非常困难。
四季皆宜的暗物质
我们的螺旋星系被认为在一个巨大的、扩散的静态暗物质海洋中旋转。 当星系在暗物质中旋转时,太阳会经历持续不断的暗物质“风”。
由于地球相对于我们周围暗物质海的速度随着地球绕太阳旋转而变化,因此我们预计在一年内会看到暗物质信号的变化。 这种变化称为年度调制。
这是 DAMA-LIBRA 报道的内容。 通过一项名为 SABRE 的新的改进实验,在两个半球都设有探测器,我们可以排除任何可能导致年度调制出现的季节性影响。
我们认为斯托尔金矿是进行该实验的最佳地点。 这是一个“衰落矿井”,意味着有一条通向地下的倾斜路径,然后又自行循环。
沿着 15 公里长的蜿蜒地下隧道行驶 30 分钟即可到达 SUPL 实验室现场。
主要实验室空间将被安置在一个 10 米宽、35 米长的空隙中,该空隙将被新凿入岩石中。
虚空的墙壁会被几十根深入周围岩石的长螺栓加固,然后墙壁上就会有一层厚厚的喷射混凝土喷涂到它们上以进一步稳定性。
挖掘和加固工作将于2017年初进行,实验室将于2017年中期建成。 SABRE 实验的南部部分将于 2017 年底进入实验室并开始运行。
SUPL实验室预计将在未来几年内进行其他几项实验,从核物理到极端和低辐射环境下的生物系统研究。
我们希望这个实验最终能为难以捉摸的暗物质提供明确的证据。