ＰａｎｄａＸ暗物质实验公布首个结果 探测灵敏度处于世

    新华社上海7月23日电（记者仇逸）记者22日从上海交通大学获悉，北京时间21日晚，上海交通大学鸿文讲席教授、中国锦屏地下实验室ＰａｎｄａＸ（熊猫计划）实验负责人季向东博士在英国举行的国际暗物质大会上公布了ＰａｎｄａＸ二期500公斤级液氙暗物质探测器运行的第一个物理结果，在3．3万公斤·天的曝光量下，未发现暗物质粒子踪迹，对可能的暗物质候选对象得出了最新限制。这一探测的灵敏度处于当前世界最高水平。

    ＰａｎｄａＸ暗物质实验是由上海交通大学牵头，国内多个合作单位包括北京大学、山东大学、中科院上海应用物理研究所、中山大学、中国科学技术大学、中国原子能科学研究院和雅砻江流域水电开发有限公司等参与的首个大型液氙暗物质地下直接探测实验。美国马里兰大学和密西根大学的科学家也参加了这个实验。实验合作组由从马里兰大学回国的上海交通大学国家千人计划专家季向东教授在2009年组建和领导。实验室建在由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司开发的锦屏深地实验室之中。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

    根据最新天文学和宇宙学的研究，暗物质代表了宇宙中约85％的物质含量。科学家们普遍认为，暗物质粒子与普通物质之间极有可能存在一种微弱的相互作用。这个作用能使物理学家通过卫星上的探测器，如中国最近发射的“悟空”，或是发现上帝粒子的欧洲核子中心大强子对撞机，或是类似ＰａｎｄａＸ的深地暗物质探测器来寻找暗物质。然而，这个作用太过微弱，暗物质粒子可以轻松穿过地球，使探测起来异常困难。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

    ＰａｎｄａＸ实验用氙原子作为探测靶子，采取“守株待兔”的方式，探测弥散在地球周围的成千上万亿的暗物质粒子可能碰撞到氙原子上而发生的微弱信号。碰撞会转化为氙原子的反冲能，在探测器中发光、发电。光和电信号都可以通过灵敏的光电管作为“事件”记录下来。ＰａｎｄａＸ实验首次采用了110个新型三英寸的光电倍增管来进行记录。最新结果相当于3．3万公斤的氙原子在一天时间内没有和这些暗物质粒子发生过一次碰撞，或者一公斤的氙原子在3．3万天里没有发生过一次碰撞。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

    探测实验最困难的地方是探测器中可能存在多种外来干扰，这些干扰也会产生光电信号。即使把实验室建在2400米深的山体下，用上百吨的高纯材料把探测器层层包围起来（这些对暗物质探测毫无影响），在从2016年3月到6月底近100天的运行中，ＰａｎｄａＸ探测器记录了约3000万次事件。这些事件通过计算机数据处理的办法，进行高效甄别，一一排除。最后剩下的可疑事件只有一个，发生在北京时间2016年6月11日3时3分6秒。通过细致分析，这个事件于探测材料的放射性，而不是暗物质。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

    负责实验数据分析的上海交通大学特聘教授刘江来表示，这次数据分析挑战性最高的地方在于利用一个全新的探测器对所有探测到的事件进行“模式识别”，用前所未有的精度来甄别暗物质信号和背景“噪声”。由于国际竞争的紧迫性，ＰａｎｄａＸ的分析团队放弃所有周末休息时间，每天花14小时以上分析和讨论，在极短时间内完成了数据分析工作。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

    ＰａｎｄａＸ所用的500公斤级探测器是ＰａｎｄａＸ合作组自主研发的，在上海交通大学实验室里建造，可以对一个光子或一个电子进行灵敏探测。这是全世界运行中最大的暗物质探测器，灵敏度也最高。在首个100天的运行后，ＰａｎｄａＸ合作组正继续采集数据进行更高灵敏度的探测，将在今后一个时期内领先世界探测水平。W2X鄂东网|xianzhaiwang.cn

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