《中國青年報》(2014年11月13日03版)
  本報訊(記者原春琳)暗物質縮小了搜索範圍。在近日出版的《物理評論D》快報欄目上,正式發表了來自中國的CDEX合作組的研究成果,把該實驗組原來的暗物質探測靈敏度提升了大約10倍,並且確定性地排除了美國CoGeNT實驗組過去多年宣稱的已經發現暗物質存在的區域。這一實驗結果被認為對於理解過去多年多個實驗組之間發佈的相互矛盾的暗物質實驗結果提供了更新的、靈敏度更高的實驗證據。
  CDEX的全稱是China Dark matter Experiment(中國暗物質實驗),由清華大學聯合四川大學、南開大學、中國原子能科學研究院、雅礱江流域水電開發有限公司等單位,於2009年正式建立,並於2010年開始在世界最深的中國錦屏地下實驗室開展我國自主暗物質直接研究工作,合作組目前擁有70多位科研人員。
  英國皇家科學院院士,歐洲核子中心理論部教授John Ellis認為,在冷暗物質尋找過程中,特別是近年來在輕質量冷暗物質區間有很多實驗結果相互矛盾的情況下,這個實驗結果具有國際前沿水平。
  作為當前粒子物理學、天體物理學研究領域中最前沿、最基礎、最重要的研究課題之一,暗物質研究被認為極有可能在10年內取得重大研究突破,其研究成果將可能導致一場新的物理學革命,極大改變人類對於物質世界的認識。
  因為不發射任何光及電磁輻射,科學家們只能通過引力產生的效應得知暗物質的存在。據介紹,國際上暗物質實驗主要有間接探測和直接探測兩種方法。暗物質直接探測實驗使得科學家可以深入和直接地瞭解暗物質的基本特性,是最重要的一類暗物質實驗。國際上幾個實驗組都通過這種方式取得了重要的研究成果。
  2011年,美國的CoGeNT實驗組發佈研究結果,宣稱在輕質量暗物質區發現暗物質存在。當時,全世界的科學家都為之興奮不已。
  CDEX實驗組此次發表的研究成果與美國CoGeNT實驗組採用相同的探測原理。John Ellis說,CDEX實驗組非常確定地排除了美國CoGeNT實驗組給出的暗物質區域,並且排除了意大利DAMA/LIBRA和美國CDMS-II暗物質實驗的大部分區域。
  清華大學工程物理系理論物理組何紅建教授形象地解釋,CoGeNT實驗組的研究成果證實暗物質可能存在於一個二維平面里的某處,而CDEX的研究成果則證實了,暗物質不可能存在於這個區域。“就像偵探一樣,縮小了搜尋嫌疑對象的目標範圍”。
  暗物質探測靈敏度是實驗的關鍵詞。清華大學工程物理系李元景教授介紹,當前對暗物質探測靈敏度影響最大的因素之一是探測器及周圍材料的放射性本底水平,而探測器自身材料的純化問題依然是所有暗物質直接探測實驗在確定實驗方案時需要考慮的最重要的問題。
  他說,目前暗物質直接探測實驗的發展趨勢是在保持或降低單位質量靶材料的本底事例率水平的基礎上,建立大質量的探測器系統,進一步提高暗物質探測實驗的靈敏度。
  而CDEX合作組的研究目標是在錦屏地下實驗室,利用單體質量為1kg、能量閾值約為300eV的點接觸高純鍺探測器,建立噸量級的模塊化高純鍺探測器陣列系統,開展暗物質實驗研究,預期在質量為10GeV以下的範圍內取得具有突破性的國際領先水平的暗物質探測靈敏度測量結果。
  據悉,CDEX合作組目前正在建立質量約為10公斤的CDEX-10高純鍺陣列系統,是目前國際上最大質量的極低能量閾模塊化高純鍺探測器陣列系統,預計2015年將在中國錦屏地下實驗室正式開展暗物質實驗研究。  (原標題:把暗物質探測靈敏度提高十倍)
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