最灵敏暗物质探测器观测结果公布

光电倍增管可以检测粒子相互作用的信号。图片来源：桑福德地下研究设施

弱相互作用大质量粒子（WIMP）被认为是暗物质主要候选粒子之一。26日，世界上最灵敏暗物质探测器LUX-ZEPLIN（LZ）的观测结果公布。结果显示，没有证据表明WIMP的质量超过9GeV/c²（千兆电子伏特/光速平方）。相比之下，质子的质量略低于1GeV/c²。最新试验依然没有发现WIMP的任何迹象，但对其质量限制的精确度提高了5倍。

暨南大学理工学院杨峤立教授对科技日报记者说：“最新研究探索了比以往任何时候都更弱的暗物质相互作用，大大缩小了WIMP参数空间的范围，有助研究人员排除或者倾向一些潜在WIMP暗物质模型。”

暗物质不发射、反射或吸收光，使用天文望远镜和电磁学手段观测都无法捕捉到，估计其占宇宙总质量的85%。LZ则由美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室领导，其基本原理是，利用7吨液氙与WIMP等暗物质候选粒子之间的相互作用，来寻找暗物质。

为避免来自太阳和宇宙辐射的干扰，LZ位于地下1.5公里深处的桑福德地下研究设施内。为减少日常辐射，LZ由数千个超清洁且低辐射的光电倍增器组成。整个探测器的结构类似洋葱，每一层要么阻挡外部辐射，要么跟踪粒子之间相互作用，以排除虚假信号。团队也借助新分析技术，排除了最容易引起误差的氡与暗物质候选粒子之间的相互作用。

团队分析了280天的数据，得出了最新结论。他们计划在2028年实验结束前收集1000天的数据，并使用最新数据研究其他罕见的物理过程，如氙原子的衰变、无中微子双β衰变、来自太阳的硼-8中微子，以及粒子物理学标准模型之外的其他过程。