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          科學(xué)家千米地下尋找暗物質(zhì):或破解宇宙起源

          科學(xué)家千米地下尋找暗物質(zhì):或破解宇宙起源

            北京時(shí)間11月23日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,科學(xué)家們正計(jì)劃在美國南達(dá)科他州一座廢棄的金礦內(nèi)開展暗物質(zhì)的探測。近期他們表示這項(xiàng)構(gòu)思精妙的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)接近準(zhǔn)備就緒,預(yù)計(jì)明年2月份便可以開始投入觀測工作。

            這項(xiàng)被認(rèn)為是全世界迄今靈敏度最高的暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)被安排在距離地表下方將近1英里的深處,位于一個(gè)灌滿7萬加侖(約合264立方米)水的水池之中。這樣做是為了最大限度的將可能造成干擾的宇宙射線粒子屏蔽在外,從而提升對潛在暗物質(zhì)粒子的探測靈敏度??茖W(xué)家們周一表示,如果一切順利的話,該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)獲得的結(jié)果或?qū)椭獯痖L期以來困擾人們的有關(guān)宇宙及其起源的謎團(tuán)。

            哈利·尼爾森(Harry Nelson)是美國加州大學(xué)生芭芭拉分校的一位物理學(xué)教授,同時(shí)也是這項(xiàng)被稱作“大型地下氙實(shí)驗(yàn)”(LUX)的項(xiàng)目的首席科學(xué)家。他說:“我們可能會有令人興奮的發(fā)現(xiàn)。我們所在的這一領(lǐng)域的一項(xiàng)殘酷現(xiàn)實(shí)便是做什么都很貴,因此我們只能選擇做那些我們認(rèn)為是最為重要的實(shí)驗(yàn)。”

            此次進(jìn)行的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)同樣不便宜,其耗資高達(dá)1000萬美元。但是就和今年早些時(shí)候在瑞士的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子一樣,發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子的消息同樣將會震動整個(gè)科學(xué)界。

            由于它們具有引力效應(yīng),科學(xué)家們得以知道暗物質(zhì)的存在。然而和傳統(tǒng)意義上的物質(zhì)或反物質(zhì)不同,到目前為止人們還未能實(shí)際探測到它們。整個(gè)宇宙中常規(guī)物質(zhì)大約僅占到4%左右,暗物質(zhì)則占了宇宙組成的大約25%。宇宙中剩余的大部分空缺由暗能量填充,這是另外一個(gè)巨大的謎團(tuán)。

            在南達(dá)科他州開展的這項(xiàng)研究工作可以追溯到2003年,當(dāng)時(shí)科學(xué)家們在這里的Homestake金礦開展的實(shí)驗(yàn)取得了很好的成果。科學(xué)家們隨后提出了需求,終于在今年7月份,在多年的經(jīng)費(fèi)籌措和謀劃之后,LUX探測器被送進(jìn)了這里的“斯坦福地下研究設(shè)施”,這一研究站位于地下4850英尺(約合1478米)深處。這里是一個(gè)廢棄的礦井,1876年淘金熱時(shí)這里曾經(jīng)是礦工們通行的巷道。工作人員們花費(fèi)兩天時(shí)間才將這座電話亭般大小的探測器安放到位。在這里,探測器被進(jìn)一步和宇宙射線隔絕開來。它被置入一個(gè)大型超潔凈水池之中。

            杰里米·莫克(Jeremy Mock)是加州大學(xué)戴維斯分校的一名研究生,他已經(jīng)在LUX實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上工作超過5年時(shí)間。他說:“建設(shè)的階段已經(jīng)接近尾聲,現(xiàn)在開始進(jìn)入調(diào)試階段,這就意味著我們開始在地下對系統(tǒng)進(jìn)行操作了。”

            這個(gè)地下儲水池尺寸巨大,高20英尺(約合6.1米),直徑25英尺(約合7.6米)。將精密的探測器緩緩的降至水池底部的過程花費(fèi)了整整兩個(gè)月的時(shí)間??茖W(xué)家們目前正在努力完成最后的管路鋪設(shè)工作,以便讓探測器中的氙保持盡可能高的純度。在探測器內(nèi)部充滿了液態(tài)的和氣態(tài)的氙,這些氙會被不斷地進(jìn)行循環(huán),并通過一臺凈化器進(jìn)行凈化,非常像病人進(jìn)行血液透析治療的過程??茖W(xué)家們這樣做是為了盡最大可能消除氙中的雜質(zhì)以便提升探測精度。

            尼爾森介紹說,去除水和氙中的雜質(zhì)可以幫助排除可能造成假警報(bào)的干擾信號源。從而提升對暗物質(zhì)探測的靈敏度。他將這一實(shí)驗(yàn)比作夏洛克·福爾摩斯的破案方法——排除已知,尋求未知。他說:“一旦開始取得數(shù)據(jù),我們還將需要一到兩個(gè)月的時(shí)間才能將探測器的精度提升至‘最靈敏’級別。”在那之后,科學(xué)家們期盼著能開始看到一些他們最希望看到的東西:某些未知的東西。

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