扩大搜寻暗物质

作者:达跤抹

即使无法以任何其他方式看到或直接观察到,神秘的暗物质占宇宙中所有质量的85%。它的存在是通过它对太空中其他物体的引力作用而感受到的,并且通常将宇宙和星系保持在一起,否则理论上至少会由于它们旋转的眩目速度而被撕裂。关于构成暗物质的难以捉摸的粒子的性质有很多理论,并且几乎同样多的实验来尝试检测这些粒子。在周二发表的一篇论文中,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)提出了一种新的粒子探测器设计,它说它将大大扩展对暗物质的搜索,将其“带入一个未开发的领域。”寻找假设的粒子被称为弱相互作用的大质量粒子(WIMP,理论暗物质粒子比质子更重的粒子)形成了大量的暗物质搜索,并且“新的探测器设计可以扫描暗物质信号,能量比可测量的低几千倍。通过更传统的WIMP探测器,“根据伯克利实验室周二的声明。为了达到这种程度的超敏性,研究人员计划在所提出的探测器中使用一种新材料 - 掺杂有硅和硼的砷化镓晶体。当暗物质粒子与晶体内的原子接触时,一些电子会被撞掉,这会导致晶体发光或闪烁。这种材料在闪烁后也没有余辉,这使得它成为这种实验的良好选择,因为余辉可以错误地发出暗物质检测信号。关于微小的电子质量,伯克利实验室的物理学家,该研究的主要作者斯蒂芬·德伦佐(Stephen Derenzo)在声明中说:“很难想象在这个特定的质量范围内寻找更好的材料。它勾选所有方框。我们总是担心'Gotcha!'或showstopper。但是我试图想办法探测这种探测器材料会失败,我不能。“对宇宙中暗物质的大规模分布进行计算机模拟。叠加图(白色)显示在实验室测试期间,当暴露于X射线时,晶体样品如何发出强烈的闪烁或发光。这个和其他属性可以使它成为暗物质探测器的良好材料。照片:千禧模拟,伯克利实验室像其他探测器一样直接观察暗物质与常规物质的相互作用,这种基于砷化镓晶体的探测器也将建在地下深处,因此它不会受到其他颗粒不断轰击的影响。发生在地球表面。在其地下位置,探测器将被冷却至接近绝对零度的温度以使其工作,并且还将包括敏感的光探测器以捕获由​​晶体发射的少数红外光子。暗物质占宇宙总质量能量的25%以上,而另外70%是暗能量。可见宇宙,包括我们可以观察到的所有星系,恒星,黑洞,行星,卫星和其他物体,总计不到5%。这篇名为“用于直接检测MeV / c2暗物质的n型GaAs的低温闪烁特性”的开放获取论文在线应用于物理学杂志。....