我國科學家在暗物質(zhì)直接探測領(lǐng)域取得新進展

    在“大科學裝置前沿研究”重點專項項目“高純鍺陣列直接探測暗物質(zhì)實驗”支持下，中國暗物質(zhì)實驗（China Darkmatter EXperiment，CDEX）合作組在暗物質(zhì)直接探測領(lǐng)域取得重要進展，在4-5GeV范圍內(nèi)將自旋無關(guān)暗物質(zhì)直接探測靈敏度提高到8×10-42cm2, 達到國際最好水平。相關(guān)成果于2018年6月12日在線發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。

    暗物質(zhì)是指不參與電磁相互作用和強相互作用，但參與引力相互作用的不可見物質(zhì)。天文學觀測和研究表明，暗物質(zhì)廣泛分布在宇宙的各個角落，約占整個宇宙物質(zhì)質(zhì)量的85%，在物質(zhì)起源和宇宙演化過程中具有十分重要的地位。當前暗物質(zhì)研究國際競爭異常激烈。

    由清華大學牽頭，聯(lián)合四川大學、南開大學、中國原子能科學研究院、北京師范大學、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司等單位研究人員組成的CDEX合作組在中國錦屏地下實驗室開展暗物質(zhì)研究，首次采用液氮直冷方式，建立和運行總質(zhì)量約10kg的點電極高純鍺探測器陣列進行暗物質(zhì)直接探測實驗，并通過多種技術(shù)手段有效降低了探測器的測量閾值，以及環(huán)境輻射、探測器自身材料放射性等本底的干擾，在102.8公斤·天的物理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上給出了4-5GeV范圍內(nèi)自旋無關(guān)暗物質(zhì)探測靈敏度為8×10-42cm2的國際最好水平。該工作為未來噸級高純鍺探測器的建造和模塊化陣列的設(shè)計提供了重要依據(jù)，為噸級實驗的本底水平控制提供了重要實驗支撐，也為低本底前端電子學、鍺金屬提純與高純鍺探測器制作、地下電解銅制備、大型液氮直冷系統(tǒng)等全鏈條關(guān)鍵技術(shù)的自主研究提供了重要經(jīng)驗。