全球最大暗物质探测器“小试牛刀”

不久前， 美国发布了首个全球最大的暗物质探测器的探测结果。 该探测器名为LUX-ZEPLIN（LZ）， 位于美国南达科他州。 探测结果中虽未发现暗物质撞击原子核的闪光情况， 但证明了LZ 实验收集的数据非常干净。 研究人员正准备启动它，开始认真寻找暗物质。

LZ 由一个巨大的钛罐组成， 里面满载10 t 极纯的液态氙。 来自罐外的粒子撞击氙原子时会产生一束光， 而罐周围的一系列探测器会测量到这束光； 随后仪器会分析光的特性， 以确定是什么类型的粒子造成了这种现象。 为了保护氙免受非暗物质的粒子和辐射影响， 钛罐被设置在一个纯净的水箱内， 并被埋在超过地下1 km 深的古老金矿中。

“LZ 的中心是地球上最纯净的地方， 可能也是太阳系中最纯净的地方。” LZ 团队成员、 英国伦敦大学学院的Chamkaur Ghag 表示， 在这个星球上没有其他空间是无辐射和尘埃的。

人类几十年来寻找暗物质粒子的努力一直都没有成功， 因此研究人员开始着手制造越来越灵敏的探测器。 2022 年4 月结束的为期3 个半月的测试表明， LZ 可能是迄今最敏感的探测器。

“我们已经收集了几个月的数据， 当查看这些数据时， 我们发现这已经是世界上最好的了。”Ghag 打了个比方， “这就像你制造了一辆新车并在街区里转了一圈， 当你快速行驶时， 就打破了世界纪录。”

然而， 无论灵敏度如何， 3 个月的时间都不足以找到暗物质。 Ghag 认为， 即使在这段时间内确实有一些暗物质通过探测器， 目前也没有足够的数据来确定它是什么。

“这是一件非同寻常的事， 目前虽然一无所获， 但几年后， 我们可能会开辟新的物理前景。”