世界上最敏感的探测器建立了对暗物质颗粒的有效尺寸的限制

2018-06-02

使用世界上最敏感的探测器，研究人员能够将暗物质颗粒的有效尺寸限制为迄今为止的最精确。他们的发现是在意大利格兰·萨索（Gran Sasso）地下实验室的一次研讨会上提出的。

来自12个国家的165名科学家的合作现已导致建立了有效的暗物质颗粒尺寸的限制到4.1x10-47平方厘米。结果是从对Xenon1t的279天数据的分析中收集的，其中未记录在检测器最干净，最内部的部分中，这表明暗物质颗粒可能小于预期。

“我们现在对所谓的'Wimp-Nucleon横截面'的限制最为紧，这是对暗物质有效尺寸的量度。”说Xenon合作的Ethan Brown也是Rensselaer理工学院的助理教授。

Xenon1t是捕获液体氙气在颗粒相互作用过程中产生的闪光，从而捕获了暗物质粒子相互作用或与氙核相撞的时刻。

也就是说，就像氙和暗物质粒子是，氙气与其他元素之间的相互作用相当普遍。这就是为什么检测器还具有一个复杂的纯化系统，该系统不断地擦洗检测器中的氙气，并最大程度地减少污染的可能性。

此外，该检测器还受到自然辐射的保护宇宙射线。

暗物质被认为是宇宙中普通物质的五倍。几项努力证明了暗物质的存在，但到目前为止，它与普通颗粒的相互作用是如此弱，以至于很难观察或测量。

实际上，暗物质粒子称为“弱相互作用的巨型颗粒”（wimps）是看不见的，很少与普通颗粒接触，这就是为什么尚未确认其存在的原因。因此，科学家建立了敏感的探测器，希望可以观察到暗物质颗粒与普通颗粒之间的相互作用。

在过去的16年中，Xenon合作一直在做到这一点，此后他们一直操作了三个敏感探测器。他们的最新创作是Xenon1t，这是迄今为止最敏感的暗物质探测器，也是Xenon合作最强大的冒险。