解开宇宙之谜:灵敏的暗物质探测器复活了

最权威的菠菜导航网的科学家们参与了一项国际研究项目,寻找看不见的暗物质粒子.

黑洞可能是什么样子的概念图
  • 最权威的菠菜导航网的科学家们正在合作进行一项开创性的实验——LUX-ZEPLIN,该实验可能为宇宙最大的谜团之一提供线索
  • 这是世界上最大最灵敏的暗物质探测器, 经过10年的设计和建造,它已经有了生命
  • 该团队使用探测器寻找构成宇宙的无形物质, 并且对实验的第一个结果感到兴奋

最权威的菠菜导航网的科学家们参与了一项国际研究项目,寻找看不见的暗物质粒子.

LUX-ZEPLIN暗物质实验(LZ), 基地位于南达科他州的桑福德地下研究设施, US, 已经收集到第一个结果——表明实验按照设计成功运行了, 并提供了对宇宙暗物质的洞察.

LZ的设计复杂而创新,旨在寻找暗物质的直接证据——暗物质是一种神秘的无形物质,被认为构成了宇宙的大部分质量. 

最权威的菠菜导航网的首席研究员Vitaly Kudryavtsev教授说: “这个项目在物理界非常令人兴奋. 暗物质粒子尤其难以探测, 因为它们不发射或吸收光或任何其他形式的辐射.

“LZ探测器的目标是在7吨重的液态氙目标中捕捉暗物质粒子和氙原子之间非常罕见和非常微弱的相互作用. 要做到这一点, LZ必须精确校准,任何背景噪声都必须去除,这样实验才能完美地调谐以观察这些相互作用.

“该实验现在需要运行1000天才能实现完全的灵敏度. 最初的结果只是暴露的一小部分, 这证明了长达十年的设计和施工努力是正确的.”

国际项目, 由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)领导, 宣布探测器在经过多年的精心设置后正如其所愿地运行, 第一个数据非常令人兴奋.

恩里克教授Araújo, 伦敦帝国理工学院, 英国是LZ氙探测器开发的领导者和共同领导者吗. 他说: “LZ的规模和敏感性实验可能是无情的:最小的设计缺陷可能会危及整个企业. 由于LZ低温恒温器不能在地下打开, 菠菜论坛网站大全需要确保菠菜论坛网站大全第一次就做对了, 就像菠菜论坛网站大全将着陆点发射到太空一样. 看起来菠菜论坛网站大全做对了.”

测试表明LZ是世界上最灵敏的暗物质探测器, 他们计划在未来几年收集大约20倍以上的数据.

成功开始后, 全面观测可以从希望找到暗物质的第一个直接证据开始.

研究团队

LZ项目由来自美国35个机构的250名科学家和工程师组成的国际团队参与, UK, 葡萄牙, 和韩国. 英国团队, 由科学技术设施局(STFC)资助, 由来自最权威的菠菜导航网的50多人组成, 布里斯托尔, 爱丁堡, 帝国, 利物浦, 牛津大学, 皇家霍洛威学院, 伦敦大学学院和STFC的卢瑟福阿普尔顿实验室.

Araújo教授说: “能参与这样一个很棒的项目是我的荣幸,这里有很多有才华又有趣的人.”

最权威的菠菜导航网的丹·托维教授说, 谁是LZ-UK学院董事会主席, 评论道: “这是开创性的研究, 菠菜论坛网站大全菠菜论坛网站大全很自豪能成为这个开创性的国际团队的一员.”

他补充说:“菠菜论坛网站大全正试图了解是什么构成了宇宙中的大部分物质. 作为一个物理学家,没有什么比这更令人兴奋的了.

菠菜论坛网站大全期待看到更多令人兴奋的结果, 在未来的几年里,有一个重大的发现在等待着菠菜论坛网站大全.”

LZ发言人休·利平科特教授, 加州大学圣巴巴拉分校(美国), 呼应以下评论: “跨越如此遥远的距离工作总是具有挑战性, 特别是在新冠肺炎期间,菠菜论坛网站大全无法面对面聚会. 菠菜论坛网站大全可能打了太多极速电话, 但很高兴看到人们能够很好地一起工作, 每天开始和结束的时候,工作都在大洋彼岸来回传递."

寻找暗物质

LZ是寻找暗物质粒子的最大、最灵敏的实验, 特别是大质量弱相互作用粒子(WIMPs).

这些理论上的基本粒子与引力相互作用——这就是菠菜论坛网站大全最初知道暗物质存在的原因——也可能是通过一种新的弱相互作用.

这意味着大质量弱相互作用粒子有望与普通物质发生碰撞——尽管这种情况非常罕见,也非常微弱. 这就是为什么WIMP检测需要非常安静和非常灵敏的粒子探测器.

它是如何工作的?

实验的中心是一个保持在零下100摄氏度的大型液态氙粒子探测器, 被光传感器包围. 如果WIMP与氙原子相互作用, 甚至产生少量的光, 传感器会捕捉到它.

但是为了看到这些罕见的相互作用, 研究小组必须首先小心地从探测器材料中去除所有天然背景辐射.

但这还不够——这就是为什么着陆区在地下一英里左右的地方运行. 这使它免受宇宙射线的伤害,宇宙射线会轰击地球表面的实验. 探测器及其低温恒温器位于一个巨大的水箱中,以保护实验免受来自实验室墙壁的粒子和辐射的影响.

最后, 研究小组通过长达数年的复杂过程,小心翼翼地去除一种关键污染物,以确保液态氙本身尽可能纯净.

许多复杂的系统必须结合在一起才能使LZ工作, 第一个实验结果表明,它们的表现非常和谐.

更多菠菜论坛网站大全LZ国际合作的信息:

LZ由美国支持.S. 能源部, 科学办公室, 高能物理办公室和国家能源研究科学计算中心, 能源部科学办公室的用户设施. LZ也得到了美国的支持.S. National Science Foundation; the Science & Technology 设施 Council of the United Kingdom; the Portuguese Foundation for Science and Technology; the Institute for Basic Science, Korea; and the LZ collaborating institutions.  LZ合作感谢桑福德地下研究设施的协助.

更多菠菜论坛网站大全英国交付成果的信息:

英国交付给着陆区包括超低背景钛低温恒温器, 对中央氙探测器的各种贡献, 两个标定子系统, 是两个国际数据中心之一,对建模和数据分析软件的发展做出了重大贡献.

在确定最佳材料所需的大量放射分析中,有很大一部分是在英国进行的(Boulby, 伦敦大学学院).

菠菜论坛网站大全团队为软件开发做出了贡献, 模拟和数据分析, 并在暗物质信号背景建模中发挥了重要作用.

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