全球科学家小组完成下一代暗物质探测器组装

any941

LUX-ZEPLIN实验的关键部分已经准备好在地下近1.5公里处被封闭和降低，在那里它将寻找暗物质。暗物质是一种神秘的物质形式，被认为大约占宇宙质量的85%。然而，由于它被预测与普通物质的相互作用非常微弱，到目前为止还没有检测到。

卢克斯泽普林 ( LZ ) 将是有史以来最敏感的暗物质实验。7月26日，研究人员在美国南达科他州的桑福德地下研究设施完成了它的核心部件——液态氙时间投影室（TPC）的组装。来自伦敦帝国学院物理系的亨利克·阿劳霍教授说：“这种氙气探测器将是LZ暗物质实验的核心。”他领导着英国的LZ合作努力，并与来自SLAC国家加速器实验室的汤姆·舒特教授共同领导了TPC的开发。

13时35分努力

为了召集TPC，来自全球37个机构的250名成员聚集在一起，以确保项目的机械、光学、电、辐射和清洁要求得到满足。

2019年7月26日，在桑福德地下研究设施的表面组装实验室洁净室中，最近组装了LUX-ZEPLIN氙

构成TPC的成千上万件部件的制造工作始于2015年，而该仪器的组装工作始于2018年12月。集成阶段需要13.5万小时的努力——其中很大一部分用于在地面组装实验室维持所需的超清洁条件。

下一步，它将被插入低温恒温容器——一个保持低温的房间——并将地下近1.5公里放入一个废弃的金矿中，并有望探测到暗物质。计划于2020年年中开始运营。我们与太空计划有一些共同点，”阿劳若教授说。“在你发射之前，你要在地面上做你的所有工作很多年，完善你的工程使你的仪器无论做什么。LZ有点像太空实验，只是朝着相反的方向。我们不能让它暴露在地下——这会影响它的性能。一旦你把它放到地下就好了。它必须起作用。”探测器连接

一旦进入地下，探测器将被冷却到零下100摄氏度，并充满了10吨的液体氙气。因为氙气是一种重元素，因此氙原子更有可能与所谓的弱相互作用的大质量粒子——假设的暗物质粒子WIMPs相互作用。

研究人员认为，如果一个弱相互作用氙原子，它会产生两个闪光。当粒子与氙原子碰撞时，会立即出现，氙原子在液体中反冲。第二种是由碰撞后脱落的电子产生的，碰撞的电子被引导到探测器的顶部，并通过液体上方的气态氙层加速。

在紫外线照射下被检查的检测器

尽管这些闪光是人眼察觉不到的，但探测器上排列着数以百计的光电倍增管。这些超灵敏的传感器甚至可以放大单个光光子的信号。

发展十年LZ采用的TPC设计经过了数十年的类似探测器的实验已经完善，使研究人员能够确定在哪里发生了相互作用，以及它是否可能是由于仪器中的背景相互作用还是真正的暗物质信号造成的。其中包括在北约克郡的博尔比矿场进行的ZEPLIN-III实验，由帝国领导，以及美国领导的LUX实验——这些实验催生了LZ。

深埋地下可以保护实验免受太多背景相互作用的影响，这些过程很容易在地表探测到，这些过程可能会掩盖暗物质信号，比如从外太空向地球撒布下的宇宙射线。

舒特教授说：“TPC系统是一个复杂的系统，它的完全组装是一个主要的成就。我们离寻找暗物质又近了重要的一步。

“这也是令人欣慰的，因为它需要组装大量的子系统，这些子系统是由美国和英国的团队在数年内设计和建造的。所以，这是一个协作完成的结合。

编辑 培林

翻译 培林


本文选自：今日头条

taobaoip888

探个P，暗物质暗能量存在于极微观的世界