作者:杨孝文 来源:新浪科技 发布时间:2010-5-10 11:27:44
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最新实验证实现有仪器仍无法找到暗物质

最新实验证实暗物质比人们认为的更难被发现 

北京时间5月10日消息,据物理学家组织网报道,美国哥伦比亚大学进行的一项暗物质试验得出的早期数据,排除了其他科学家最近给出的一些暗示,这些人表示,他们已经发现把宇宙束缚在一起的这种令人难以捉摸的粒子。然而最新发现显示,暗物质(宇宙中83%的物质都是暗物质)比很多人以前认为的更难被发现。
 
XENON100实验的发言人和哥伦比亚大学物理学教授艾琳娜·阿皮利尔说:“我们的仪器仍无法找到暗物质粒子,然而我们在寻找过程中变得更加聪明,我们相信不久后就能揭开这种粒子的神秘面纱。”阿皮利尔和她的合作者(全球9个科研所里的30多位物理学家)在5月1日举行的一项暗物质专题讨论会上介绍了他们的最新发现,并把一份论文提交给了《物理评论快报》(Physical Review Letters)。这些科学家进行该试验的目的,是为了找寻至今仍是个谜的暗物质,他们打算在今年夏天公布更多试验数据。
 
该科研组没打算在这么短的时间里发现暗物质。不过他们的研究结果显示,探测器比其他仪器能更好地筛选出背景辐射,人们经常把这种物质误认为是暗物质。最近几年,寻找暗物质已经变成一项激烈竞争,越来越多的研究人员涉足这个领域。1997年,意大利罗马大学的暗物质搜寻实验 (DAMA/LIBRA)科研组,成为第一个声称已经发现暗物质的研究组。今年2月,芝加哥大学进行的CoGeNT研究宣布,他们也发现了暗物质存在的迹象。XENON100试验获得的最新结果,使人们开始对科学家之前获得的两项发现产生怀疑。如果早期发现的迹象确实是暗物质,那么XENON100试验应该已经多次发现这种粒子,除非暗物质的性质与人们以前认为的有很大不同。
 
20世纪30年代,科学家首次提出暗物质理论,用来解释为什么星系在不断旋转的过程中不会四分五裂。跟旋转木马一样,星系在旋转时产生离心力。引力是保持恒星和星系聚集在一起的“粘合剂”,但是宇宙里我们可以看到的物质,并不能产生那么大的引力,使星系不致分裂开来。这也是科学家认为宇宙中一定存在另一种看不到的物质的原因。参与XENON100实验的科学家认为,暗物质是由被称作大质量弱相互作用粒子(WIMPS)的新基本粒子构成的,这种粒子很难与正常粒子撞在一起。
 
阿皮利尔和她的同事们自2007年开始XENON100试验,这是国家科学家基金会资助的一个大型项目的一部分。他们的探测器建在哥伦比亚,由一个盛满超纯液氙的不锈钢容器构成,该容器被夹在两台高清相机之间。这个探测器位于意大利格朗萨索(Gran Sasso)国家地下实验室(LGNS)里一块5000英尺(1.52公里)深的岩石下,该实验室是一座沿那块岩石用铅和铜制成的小室,用来过滤被误认为是大质量弱相互作用粒子的宇宙射线和背景辐射。
 
如果一个暗物质粒子与一个氙原子相撞在一起,它传输的少量能量将会产生一束紫外光,这种细微变化会被两台高清相机发现。这些能量会以少量电荷的形式展示自己,这些电荷的强度比其他已知粒子产生的电荷还弱。如果XENON100探测器注意到这些光和电荷信号,并能确定它们不是由其他来源产生的,那么这将说明阿皮利尔的科研组已经发现了暗物质。哥伦比亚大学的研究人员之所以选用液氙,是因为它是元素周期表中最重的一种元素,密度是水的3倍,每升夜氙里含有大量原子,这增加了大质量弱相互作用粒子与它相撞在一起的机会。阿皮利尔一生进行的大部分研究工作都采用这种液体。她说:“夜氙是用来捕捉和研究大质量弱相互作用粒子的一种珍贵的好材料。”
 
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