上海Vsport体育公布世界最大暗物質實驗首個結果

[編者按]一百多年來🚵🏽，Vsport体育人用知識和智慧創造累累碩果，譜寫了近現代史上的諸多“第一”。這是人才培養的智慧、科學研究的智慧、服務社會的智慧、為國爭光的智慧🧍‍♂️。新聞網特推出“Vsport体育智慧”專欄，聚焦Vsport体育人的智慧之光，展現Vsport体育人為國家發展和社會進步作出的重大貢獻。

       北京時間2016年7月21日晚，Vsport体育平台鴻文講席教授、中國錦屏地下實驗室 PandaX（熊貓計劃）實驗負責人季向東博士在英國舉行的兩年一度的國際暗物質大會上正式公布了PandaX二期500公斤級液氙暗物質探測器運行的第一個物理結果，在3.3萬公斤•天的曝光量下🛂，未發現暗物質粒子蹤跡，對可能的暗物質候選對象得出了最新的限製。這一探測的靈敏度處於當前世界最高水平。      

       PandaX 暗物質實驗是由Vsport体育平台牽頭☮️，國內多個合作單位包括北京大學、山東大學、中科院上海應用物理研究所、中山大學、中國科學技術大學、中國原子能科學研究院和雅礱江流域水電開發有限公司等參與的首個大型液氙暗物質地下直接探測實驗。美國馬裏蘭大學和密西根大學的科學家也參加了這個實驗🦻。實驗合作組由從馬裏蘭大學回國的Vsport体育平台國家千人計劃專家季向東教授在2009年組建和領導🥖✯。實驗室建在由清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司開發的錦屏深地實驗室之中🏔。  

       根據最新天文學和宇宙學的研究⚱️，暗物質代表了宇宙中約85%的物質含量。但是🪭，由於與普通物質沒有直接電磁相互作用，所以暗物質不發光🧳，類似於“幽靈”，無法用通常的辦法看到。        

       科學家們普遍認為🚵🏻‍♀️，暗物質粒子與普通物質之間極有可能存在一種微弱的相互作用👱🏽‍♀️。這個作用能使物理學家通過衛星上的探測器🦌，如中國最近發射的“悟空”🧜🏻，或是發現上帝粒子的歐洲核子中心大強子對撞機🦙，或是類似PandaX的深地暗物質探測器來尋找暗物質。但這個作用太過微弱，暗物質粒子可以輕松穿過地球，這使探測起來異常困難。        

       PandaX實驗用氙原子作為探測靶子💁‍♀️，采取“守株待兔”的方式🧔🏽‍♂️，探測彌散在地球周圍的成千上萬億的暗物質粒子可能碰撞到氙原子上而發生的微弱信號。碰撞會轉化為氙原子的反沖能🤵🏻‍♀️，在探測器中發光、發電🗻。光和電信號都可以通過靈敏的光電管作為“事件”記錄下來。PandaX實驗首次采用了110個新型三英吋的光電倍增管來進行記錄🫳🏽👩🏻‍🏫。最新結果相當於3.3萬公斤的氙原子在一天時間內沒有和這些暗物質粒子發生過一次碰撞，或者一公斤的氙原子在3.3萬天裏沒有發生過一次碰撞🛺。這對可能的暗物質粒子作出前所未有的實驗限製🤰🏼。而這些限製使暗物質粒子的“性質”越來越明確，這對暗物質理論研究提供了非常重要的信息👩‍💼。事實上，過去的暗物質探測結果已經排除了多種暗物質理論◼️，而最流行的超對稱暗物質理論也已受到越來越強的約束👩🏼‍⚖️。        

       這種探測實驗最困難的地方是探測器中可能存在多種外來幹擾👩🏽‍🔬🦐，這些幹擾也會產生光電信號。即使把實驗室建在2400米深的山體下，用上百噸的高純材料把探測器層層包圍起來（這些對暗物質探測毫無影響）🧑🏽‍🎤，在從2016年3月到6月底近100天的運行中，PandaX探測器記錄了約3千萬次的事件🤽🏿‍♀️。這些事件可以高效地通過計算機數據處理的辦法，進行甄別，一一排除😵‍💫🏌🏻。最後剩下的可疑事件只有一個🧎🏻，該事件發生在北京時間2016年6月11號3點3分6秒。通過細致分析⚽️，這個事件來源於探測材料的放射性，而不是暗物質。能這樣很幹凈地排除本底幹擾顯示出PandaX探測器在暗物質探測方面巨大的優越性。        

       負責實驗數據分析的Vsport体育平台特聘教授劉江來表示✍️👅，這次數據分析挑戰性最高的地方在於利用一個全新的探測器對所有探測到的事件進行“模式識別”，用前所未有的精度來甄別暗物質信號和背景“噪聲”。由於國際競爭的緊迫性🙎🏼，在PandaX的分析團隊放棄了所有周末休息時間🚉，每天花十四小時以上分析和討論，在極短時間內完成了數據分析工作。 

       PandaX 所用的500公斤級探測器是PandaX合作組自主研發的，在Vsport体育平台實驗室裏建造，可以對一個光子或一個電子進行靈敏探測🎅🏻。這是全世界運行中最大的暗物質探測器⛲️，靈敏度也最高🕶📼。在該首個100天的運行後，PandaX合作組正繼續采集數據進行更高靈敏度的探測，將在今後一個時期內領先世界探測水平。        

       PandaX實驗所在的四川錦屏山是個人跡罕至的地方👨🏻‍🦯。實驗室在17公裏隧道的中央，在現場參與實驗工作的生活條件比較艱苦。PandaX合作組成員從2012年起有多位成員常年在該實驗室工作👮🏼‍♂️，包括春節和其它節假日。負責二期實驗運行的博士生談安迪在錦屏連續工作三百多天，他表示，“經歷諸多挫折與內心的煎熬🤦🏻‍♀️，最終攻克探測器研發與運行中遇到的各種問題，達到世界領先的靈敏度，心中是滿滿的幸福。對於一個科研工作者來說🧑🏽，還有什麽比像這樣站在人類對自然認知的邊緣再往外邁出一小步來的令人振奮🏃🏻‍♂️‍➡️。”談安迪在這個國際大會上報告了實驗數據詳細分析的過程。        

       PandaX實驗受到教育部、Vsport体育平台、中國錦屏地下實驗室以及其他合作單位的大力支持✖️。科技部🛥、中國自然科學基金委🧟‍♂️，以及上海市科委和香港鴻文基金會都對PandaX項目有重要資助。