2019年暗物质(Dark Matter)搜寻实验

文章作者:管理一号 | 2019-01-05
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图片中的地下水箱将是放置LUX-ZEPLIN探测器的当地

 

LIGO项目运转着两个干涉仪,一个坐落华盛顿州东部的汉福德,另一个坐落路易斯安那州的利文斯顿(如图)

北京时间1月3日音讯,据国外媒体报导,对暗物质研讨而言,2018年是重要的一年。但是,与平常相同,天文学家其实并没有找到任何暗物质。咱们的望远镜观测不到它们,但它们好像又占有了世界质量的至少80%。

前不久曾经有“暗物质飓风”正朝地球而来的报导,但咱们还无法看到其真实面貌。研讨人员发现了一个好像不存在任何暗物质的星系,奇怪的是,这反过来证明了暗物质的存在。不过,终究他们发现,这个星系或许仍是具有暗物质,从而使一些科学家对暗物质的存在感到置疑。多个原本应该在地球上直接探测到暗物质的试验项目至今仍一无所得。

那么,当咱们步入2019年时,科学家又会去哪里寻觅暗物质呢?或许咱们应该坚持达观,从各个方面来看,对暗物质的搜索作业都在不断向前推动。从大型地下探测器到大范围的巡天观测,以下就让咱们来盘点将在2019年进行的一些暗物质搜索试验。

LIGO从头上线

2015年,美国的激光干与引力波天文台(LIGO)直接观测到了引力波,而在2019年头,这台探测器将开端第3轮的观测使命。在进行了一系列设备晋级之后,LIGO将搜集比以往多得多的数据。

那么,引力波探测器暗物质搜索中能做什么呢?使用引力波数据,科学家或许能提醒一些反映暗物质存在的或许性,不过现在还没有实质性的发展。

2018年,有研究者提出,假如世界某处隐藏着一种质量十分小的“暗光子”,那它的信号或许会在LIGO的数据中呈现,在引力波特征信号中导致特别的十分规状况。

“咱们提醒了根据地上和未来根据太空的引力波探测器具有发现(结论性的暗物质)的才能,”研究人员写道。在LIGO从头投入运转之后,在引力波数据中找到暗物质的依据开端有了必定或许性。

MiniBooNE探测器的内部

MiniBooNE是否会抛弃鬼魂中微子?

在整个2018年,科学家都在兴奋地议论美国费米国立加速器试验室(Fermilab National Accelerator Laboratory,简称Fermilab或FNAL)一项试验的成果。该试验被称为“MiniBooNE”,好像发现了一些不应该存在的粒子。现在最好的解说是,世界中存在尚未被发现的第4种中微子,名为“慵懒中微子”。这种粒子与世界其他部分的相互作用乃至比其他类型的中微子还弱小,换句话说,它们不参与除引力以外的任何相互作用。

一些研究者以为,慵懒中微子能够作为暗物质的候选粒子。跟着2018年的曩昔,物理学家们关于这种异常情况的观点越来越坚决。在2019年,他们将以新的方法来考虑相关数据,并进一步看清慵懒中微子的实践身份。

大型归纳巡天望远镜(LSST)将设置在智利北部的帕穹山(Cerro Pachón)

LSST的工程榜首光

大型归纳巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope, 简称LSST)是正在智利缔造的一台广视界巡天反射望远镜,它能够每隔15秒拍照大片天空的具体图画,每3天完结一次全天空扫描。在未来10年时间里,它将一次又一次对拍照的图画进行比较,以追寻天空中呈现的任何改变,为了解暗物质怎么影响世界供给最深化的数据来历。

许多科学家以为,暗物质刻画了星系及其恒星运动和相互作用的方法。LSST的方针就是添补天空图景中的空白,为了解世界怎么运作供给史无前例的细节。这将为天体物理学家供给很多有关暗物质性质及其在世界中所起作用的数据。

2019年,研究人员将初次敞开这台重达2800千克的望远镜,即进行榜初次观测——在天文学中称为“开光”(First light)。正式的科学运转将在2022年开端。

美国南达科达州的研究人员正在1.6千米的地下进行着LUX-ZEPLIN实验的施工

缔造下一代探测器的比赛将升温

长期以来,粒子物理学家估测暗物质的第一个直接标志可能是一道亮光。其间的作业原理是:跟着暗物质在非常乌黑的空间里与慵懒物质磕碰,这些物质会因此宣告微小的光点。几十年来,科学家根据这一原理缔造了多台探测器,但到现在,还没有一台探测器给出了判定的效果。

2019年,我国科学家将在粒子和天体物理氙探测器(Particle and Astrophysical Xenon Detector,简称PandaX)的平台上努力作业。这个暗物质探测器坐落地下约2400米的试验室中,全天24小时盯着二相型氙投影室,寻觅亮光信号。科学家还在对该探测器进行晋级,以包容3.6吨的氙。据报道,晋级作业有望在2019年到2020年完结,新的探测器将被称为“PandaX-xt”。

面临竞赛,美国南达科达州的研究人员也将完结LUX-ZEPLIN试验最重要的施工阶段。该探测器估计能够包容9吨的氙。与PandaX-xt相同,这一项目或许要到2020年才干完结。

意大利也将推动XENON探测器的晋级,使其到达7.2吨氙的规划。这次晋级——称为“XENON-nt”估计将在2019年完结。

2019年,我国科学家将在粒子和天体物理氙探测器(Particle and Astrophysical Xenon Detector,简称PandaX)的平台上尽力作业。这个暗物质探测器位于地下约2400米的试验室中,全天24小时盯着二相型氙投影室,寻找亮光信号。科学家还在对该探测器进行晋级,以容纳3.6吨的氙。据报道,晋级作业有望在2019年到2020年结束,新的探测器将被称为“PandaX-xt”。

下一阶段

在上述试验中,不管哪一个都有或许发现决定性的依据,标明暗物质粒子的实在存在。可是,在短期内,简直一切范畴的物理学家都在专心于使用过往的经验,为未来更大规划、愈加有用的暗物质搜索供给信息。2019年会发现无可争议的暗物质依据吗?这或许过分达观了,但追逐这一方针的物理学家对新的一年充溢等待,他们将以比以往更高精度、更强壮的探测器来进行搜索。

 

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