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中国在地下2500米探测暗物质

PandaX计划和CDEX计划都希望今年底前探测到弱相互作用大质量粒子

来源:文汇报 2013-2-22 姜澎

  中国科学界参与暗物质探测的PandaX计划和CDEX计划,目前正在四川锦屏山地下2500米的暗物质探测地下实验室进行,他们都希望今年年底前能够探测到弱相互作用大质量粒子。

  据了解,PandaX计划由上海交通大学牵头,上海应用物理研究所、山东大学、北京大学、美国密歇根大学、马里兰大学和雅砻江水电开发公司联合参与。CDEX计划则由清华大学牵头。而在本月20日最新出版的《自然》杂志上,位于中国四川锦屏山2500米地下的暗物质探测地下实验室,被认为是目前世界上具备最好探测条件的地下实验室。

  中国团队的加入,显然使世界上暗物质的研究者受到了很大的鼓舞。据介绍,在此前,世界上最好的地下实验室是位于意大利的GRANSASSO地下实验室,在那里进行的XENON100实验,由意大利、美国、日本等国际团队共同加入,上海交通大学也是参加实验的单位之一。

  在几年前,中国科学家要探测暗物质,一直需要到国外的地下实验室去进行试验。直到中国国家自然科学基金委和科技部联合建立了中国的暗物质探测“国家队”,并且由清华大学和二滩水电站联合建立了中国暗物质实验室,在2010年12月12日投入使用。

  锦屏山实验室的山洞是大理石,本身辐射就比花岗岩要低。而且地下暗物质实验除了利用岩层屏蔽高能量的宇宙线外,本身还需要相当复杂的人工屏蔽,以消除自然界放射性的影响。以锦屏山的实验室为例,墙壁有涂层以尽量阻断岩体释放氡气,探测器屏蔽最外层用1米厚的聚乙烯层慢化岩石中同位素放射性产生的中子,中间用20厘米的铅层屏蔽伽马光子,里层用15厘米的无氧铜屏蔽。

  PandaX计划的负责人、上海交通大学物理系教授季向东昨天告诉记者,PandaX计划将通过液氙在地下探测暗物质粒子。按照计划,设备最晚将在2016年升级到1吨液氙的量级。据悉,运用同样方法进行探测的意大利XENON100试验,原本被认为最有希望出成果,却在去年宣布没能找到暗物质,甚至一度怀疑暗物质的存在。但该实验室今年宣布,将提前把液氙的量级提升到1吨的量级,使实验的精度提升100倍。据上海交通大学物理系的天体物理学家王斌教授介绍:“这就像用网捕鱼,用一张大网能够捕捉到更多的粒子,这样发现暗物质的几率也许会更高。”

  季向东教授说,PandaX计划希望能够超过XENON100的灵敏度,由此设备一直处于不断完善之中。他说,“我们也欢迎国际机构加入一起从事研究,共同提高技术。”

  而清华大学牵头的另一个中国暗物质探测项目CDEX项目也在这一实验室进行,不同的是,CDEX项目是利用高纯锗探测器探测暗物质。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-02-22 13:04:49]
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