涼山錦屏：地下2.5公里深處，“熊貓”正在探測暗物質(zhì)

在四川雅礱江錦屏水電站地下2500米處的中國錦屏地下實驗室，一只“熊貓”正茁壯成長。它不會耍寶賣萌，卻在窺視宇宙“幽靈”——暗物質(zhì)。

這只“熊貓”名為PandaX是“粒子和天體物理氙探測器”的英文簡寫，該實驗利用在空氣中提純的惰性元素氙作為探測媒介來尋找暗物質(zhì)，由上海交通大學(xué)牽頭組織。

記者近日從該實驗組了解到，目前探測器核心區(qū)液氙的規(guī)模正從一期120公斤級升級至二期500公斤級，2015年升級完成后將有望成為世界上最靈敏的暗物質(zhì)探測器。

上海交通大學(xué)教授、國家“千人計劃”專家季向東將暗物質(zhì)比喻成宇宙中的“幽靈”。他說，迄今的研究和分析表明，暗物質(zhì)在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質(zhì)，我們通常所觀測到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。而暗物質(zhì)跟普通物質(zhì)幾乎不相互作用，所以探測困難。暗物質(zhì)和暗能量被稱為21世紀現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)晴朗天空中的“兩朵烏云”。

據(jù)了解，PandaX采用液氙技術(shù)，即將氙氣制冷至零下100攝氏度，當暗物質(zhì)跟氙原子發(fā)生碰撞時，氙原子就會發(fā)光，同時也會產(chǎn)生自由電子。科學(xué)家的工作就是想辦法把這些微弱的光和幾個自由電子探測出來，同時確認這些信號不是由其他原因引起的。

據(jù)上海交通大學(xué)物理與天文系特別研究員劉江來介紹，如果說暗物質(zhì)是宇宙中的“霧霾”，地球則是在霧霾中行駛的汽車，當霧霾中的顆粒撞擊汽車就會發(fā)出“響聲”，探測器的任務(wù)就是要把這種“響聲”記錄下來。

本世紀以來，國際上相繼開展了20多個暗物質(zhì)探測實驗。意大利DAMA/LIBRA實驗、美國CoGeNT和CDMS兩個實驗以及德國CRESST實驗先后宣稱發(fā)現(xiàn)了疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)的信號，這類實驗的主要困難是宇宙線以及地球上無處不在的放射性。對于PandaX來說，它上面2500米厚的巖石層將宇宙線通量降到極低，同時巖石主要是大理石，不存在多少輻射材料，遠離會導(dǎo)致錯誤信號的輻射源。

2014年8月，PandaX實驗組公布了一期實驗獲得的首批數(shù)據(jù)，對以往國際上發(fā)現(xiàn)的疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)信號提出質(zhì)疑。

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