关于探测暗物质的技术手段，这里会告诉你一二

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在安大略湖北部湖面以下超过2000米处，345000升超纯净的湖水中，悬浮着一个完美球体。这个球体中含有3600千克的液态氩，已被冷却至零下180摄氏度。科学家们在地面上持续不断地监控着这个球体，期望在黑暗之中寻找到丁点儿光亮。因为在水下，在地下深处被水包裹的地方，亮光将有可能意味着宇宙间最神奇的物质之一——暗物质的存在。

我们能看见的所有物体，星球、星星以及星系，所产生的引力都不足以解释宇宙更为宏大的结构。据猜测，暗物质构成了我们所知宇宙的25%。虽然暗物质普遍存在，但是时至今日，我们都未能直接探测到暗物质。

这并非一个轻松的挑战，暗物质之所以叫做暗物质，是因为它并不和任何光源产生作用，否则它就能被看见。这也意味着我们通常的探测工具在探测暗物质时并不适用。虽然暗物质不能在电磁频谱下被观测到，它仍然是一种物质，我们应该可以探测到它与其他物质之间的互动。如果我们当前的物理模型是正确的，那么数百万的亚原子暗物质粒子每分每秒都在地球上穿行。

虽然暗物质普遍存在，据预测它们与外界的互动十分罕见，即便是有也很微弱。为了探测这类互动，暗物质实验也将十分细微。实验采用的装置也将十分敏锐，地球表面一直存在的背景辐射将会对数据产生巨大的噪音干扰，如此一来，任何暗物质粒子都会被彻底掩盖。这就像是要在喧嚣的街道上听到一枚针掉落的声音。

（2019年7月20日“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”在四川省雅砻江锦屏山隧道正式开建）

为了解决这个问题，科学家们只能深深得探索地表以下。暗物质实验场所建立在专门的地下实验室中，或在矿场中，又或在深山里。组成地壳的岩石就像是过滤器一样，它们吸收辐射并防止对粒子产生破坏。而探测器悬浮在水中，这些水相当于又增加了一层辐射过滤网。这些防护能够保证只有科学家们想要寻找的粒子才能够被探测器捕捉到。当这些粒子进入到实验容器内时，科学家们就有机会检测它们。

这些探测媒介十分敏锐，可以得到十分纯净的结果。这些可能是液态惰性气体、锗、晶体硅、制冷剂、或是其他材料。辐射作用会释放出一些信号，例如光亮或气泡，这些信号就会被探测器中的传感器捕捉到。探测媒介被放置于一个由玻璃或某种特殊丙烯酸树脂制成的容器中。这些容器可以存放物质，但又不同其中的物质发生反应，同时还能承受外界水源的巨大压力。容器内到处都是强大的传感器，这些传感器甚至可以探测到最微弱的一丝亮光，或者又一个气泡造成的声音振动。每个传感器都全天候地记录数据，每次实验将持续数月甚至数年，实验每天都会产生兆兆字节级别的数据。

（位于四川凉山州的中国锦屏地下实验室岩石覆盖最深、宇宙线通量最小、可用空间最大，并且具备交通便捷、电力及水源充足、基础设施完备等优势）

打造暗物质探测器需要极为精巧的工程，正如暗物质本身也是物理中极为精巧的一部分。在投入数年甚至数十年的研究工作之后，实验才能做好准备，可以开始收集数据，而此实验的投资都需要数千万美元。2017年，还没有暗物质被直接检测到。这一点都不令人感到意外。物理学家们认为暗物质与外界的互动极其稀少并且很难被检测到。与此同时，科学家们继续开发新的科技，提升探测器的灵敏度，越来越向暗物质靠近。当他们寻找到暗物质时，我们则终于云开见日，揭开了宇宙间最神秘的谜团。

（中国锦屏地下实验室是一所从事暗物质探测和开展相关学科研究的实验室，其中还包括低本底的测量和研究。该实验室的暗物质探测器和低本底测量装置都安装在世界岩石覆盖最深，其垂直深度达2400米，具有世界的一流实验环境）

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. 觀漢居士- Lipeng Chen

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原文地址：今日头条