作者:许悦 来源:中国科学报 发布时间:2020/6/18 17:26:37
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暗物质探测器或发现假想粒子

 

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XENON1T是位于意大利格兰萨索国家实验室的暗物质探测器。图片来源:ENRICO SACCHETTI/SCIENCE SOURCE

据《科学》报道,物理学家近日宣布寻找到神秘暗物质粒子,引发了了媒体的关注,尽管研究小组表示他们并未排除其他可能性。

自2006年起,XENON国际合作组织在意大利格兰萨索地下实验室建造了一系列用于寻找暗物质的探测器,其中运行着全球最灵敏的暗物质实验XENON1T。

暗物质研究中最主流的模型是一种被称为弱相互作用大质量粒子(WIMP)的粒子。XENON1T中有3.2吨超纯液氙,其中2吨用于碰撞,一旦WIMPs与探测器中一个氙原子发生碰撞,就会产生光电信号被探测器捕捉记录下来。

物理学家预期碰撞会产生232个信号,但最终实验出现了285个信号,多出来53个。因此,XENON研究小组的物理学家在线研讨会上推测探测器观测到的来源不明的意外结果,或为来自太阳的新粒子——轴子(一种假想的亚原子粒子)。但是由于证据不足,XENON并未盖棺定论。

美国普渡大学物理学家、XENON研究小组成员Rafael Lang解释道:“我们所报告的是探测器得到了一些出乎预料的东西,但还没人知道它究竟是什么。”

几十年来,物理学家们都没有发现任何标准模型难以预测的东西,因此新粒子或意想不到的现象会让他们兴奋不已。但其他实验人员反应则相对谨慎,因为在人类暗物质探索历史中充满了诱人的暗示,它们往往在吸引了科学家注意力后,随着更多数据的出现而被证伪消失。

此次发现的新信号和此前发现的许多错误信号类似:当能量刚好超过探测器工作的阈值时,就会有一系列无法解释的事件产生。

美国芝加哥大学物理学家、暗物质“猎手”Juan Collar说:“阈值区域是最难界定的。”

此外,中微子或者探测器内部的氚污染也都有可能导致此次探测器出乎意料现象的发生。

不过,迷雾很快就能拨开。XENON的研究人员已经在调试一种更大版本的探测器——XENONnT,其中将包含数吨纯液氙。美国的其他研究人员也正在研制一种同样大的液态氙探测器。如果这些探测器也观测到相似的结果,支持奇异粒子身份的证据会更多。但是,这个有趣的信号也有可能会和历史上的其他错误信号一样会被证伪消失。

 
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