木曜日に、中国の物理学者は暗黒物質の粒子の検索における最新の結果を報告しました。暗黒物質は、重力が銀河を一緒に保持している謎の物質です。粒子および天体物理キセノン (PandaX) 検出器を使用している研究者は、採石場の兆候を発見できませんでしたが、これは驚くことではありません。それでも、PandaX 検出器は来年かそこらで感度のリードを争うことを可能にする巧妙な設計を備えているため、この発見は注目に値します.
ブラウン大学の物理学者で、サウスダコタ州リードにあるサンフォード地下研究施設の大型地下キセノン (LUX) 検出器を扱うチームのメンバーであるリチャード・ゲイツケルは、新しい研究は「非常に信頼できるものです」と述べています。感度。インディアナ州ウェストラファイエットにあるパデュー大学の物理学者であり、イタリアの地下にあるグランサッソ国立研究所で XENON1T として知られるさらに感度の高い検出器を構築する共同研究のメンバーである Rafael Lang は同意します。 PandaX の研究者は「[追いつく] という素晴らしい仕事をしており、非常に速い進歩を遂げています」と彼は言います。
これらの検出器は、仮説上の弱く相互作用する大質量粒子 (WIMP) に忍び寄ります。陽子の数倍から数百倍の重さのそのような粒子は、その重力と非常に弱い弱い核力によってのみ通常の物質と相互作用するため、暗黒物質の理想的な候補になります。私たちの銀河系は、WIMP の巨大な雲の中に浮かんでいる可能性があります。物理学者は、非常に感度の高い検出器で原子核に跳ね返るまれな機会に WIMP を検出する可能性があります。
実際、過去数十年にわたって、多くの検出器が、低質量範囲で WIMP の可能性のある目撃情報を報告してきました。しかし、これらの信号は、WIMP の正確な質量や通常の物質との相互作用の強さについては、一般的に一致していません。そして、XENON1T の前身である LUX と XENON100 は、これらの信号を除外したと主張しています。
PandaX からの新しいデータも同様です。 LUX や XENON 検出器と同様に、PandaX は極寒の液体キセノンのタンクで構成されています。 WIMP がキセノン原子核に激突すると、原子核が飛び散り、タンクの上部と下部にある光検出器によって正確に特定できる閃光が即座に生成されます。衝突はまた、キセノン原子から電子を解放します。それらはタンクの上部に浮かび、上部のガス状キセノンに出て、そこで2回目の確認用の閃光を生成します。 17 日間のデータ取得で、PandaX の研究者は検出器に WIMP を検出しませんでした。検出器には 120 キログラムの液体キセノンが含まれており、そのうち 37 キログラムがターゲットの「基準」質量として機能しました。中国の物理学、力学、天文学 .
PandaX がシグナルを検出したとしたら、もっと驚くべきことだったでしょう。これは、118 キログラムの基準質量を持つ 370 キログラムのキセノンを含む LUX が、昨年 10 月にすでに低質量の WIMP を除外していたためです。それでも、PandaX チームが世界の他の地域に急速に追いついていることが示されているため、この結果は興味深いものです。現在約 40 名のメンバーが参加するこのコラボレーションは、XENON100 が既に稼働しており、LUX が開発中であった 2010 年に開始されました。中国の上海交通大学とメリーランド大学カレッジパーク校の物理学者である Xiangdong Ji は、次のように述べています。 「私たちにはグループも設備も何もありませんでした。」
しかし、彼らが持っていたものの 1 つは、世界で最も深い地下実験室でした。深さ 2400 メートルの中国金平地下研究所は、2009 年と 2010 年にわずか 18 か月で建設されました。高速道路と山を通る水路トンネルの隣に、Ertan Hydropower Development Company Ltd の支援を受けています。
最初の PandaX の結果は、感度の点で XENON100 よりも優れていると、Ji は言います。そして、PandaX の研究者は、WIMP を発見する競争の先頭に立つことを目指しています。彼らの検出器は、円筒形のタンクのふたを上げて、より多くの液体キセノンを注ぐだけで大きくできるように設計されている、とジー氏は説明する。そのため、研究者は、来年初めに総質量500キログラム、基準質量200キログラムでそれを稼働させたいと考えています.これにより、PandaX チームは、感度で LUX に追いつくことができるかもしれません。また、XENON1T の最初の結果よりも前に結果を出すことができます。XENON1T の総質量は 3200 キログラムで、基準質量は 1000 キログラムです。 「約 1 年の期間があります」と Ji 氏は見積もっています。
ラング氏は、PandaX が本当に主導権を握るのか懐疑的だと述べています。しかし、Gaitskell は、PandaX が重要な役割を果たす可能性があると考えていると述べています。研究者が、検出器を適切に調整し、何百日も安定して動作させることができることを示すことができればの話です。 「彼らがペロトンを離れて離脱する場合は、17 日以上ペダルをこぐことができることを証明する必要があります。」
