空间观测暗物质粒子

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科学家发现暗物质存在明确迹象:可信度99.8%

科学家发现暗物质存在明确迹象:可信度99.8%

科学家发现暗物质存在明确迹象:可信度99.8%美国明尼苏达州一座矿山地下深处的实验设施CDMS(低温暗物质搜寻的英文首字母缩写)。

科学家在这里搜寻神秘莫测的暗物质在设计上,CDMS能够捕获暗物质粒子“撞向”一台探测器内的原子核时发生的罕见交互作用。

这台探测器在接近深空的温度环境下运转粒子加速器阿尔法磁谱仪,号称“太空版大型强子对撞机”。

这台安装在国际空间站上的粒子加速器得出的首批观测发现揭示了暗物质的一些特征根据普朗克探测器的观测数据绘制的高精度宇宙微波背景图,揭示暗物质、正常物质以及暗能量的比重北京时间4月18日消息,据国外媒体报道,在美国地下深处的一座实验室,科学家发现了可证明暗物质存在的明确迹象。

暗物质是一种神秘莫测的物质,据信在宇宙物质中的比重达到四分之一。

一直以来,科学家从未直接观测到这种物质。

在建于明尼苏达州一座矿山地下深处的实验室,美国科学家借助实验仪器CDMS(低温暗物质搜寻的英文首字母缩写)搜寻暗物质,最后得出了令人兴奋的研究发现。

在设计上,CDMS能够捕获暗物质粒子“撞向”一台探测器内的原子核时发生的罕见交互作用。

这台探测器在接近深空的温度环境下运转。

美国物理学会的科学家报告称,他们在实验中发现大质量弱相互作用粒子的信号强度达到3个西格马水平,说明他们发现暗物质的可能性达到99.8%。

暗物质是一种神秘莫测的物质,据信将宇宙中的天体聚合在一起。

但迄今为止,科学家从未直接观测到这种物质。

德克萨斯州农工大学高能物理学家鲁帕克-玛哈帕塔拉表示:“在高能物理学研究领域,只有观测到5个西格马或者更高的信号水平才能宣布发现一种粒子。

这是一项非常令人兴奋的发现,虽然按照这个标准尚无法完全令人信服。

我们需要获取更多数据以证实这一发现。

暗物质是我们面临的最大谜团之一。

现在,我们发现了这个引人注目的线索。

”大质量弱相互作用粒子是一种令人难以捉摸的粒子,极少与正常的物质发生交互作用,因此很难被探测到。

2024年的黑暗物质

2024年的黑暗物质

对撞机实验结果
LHC实验
大型强子对撞机(LHC)在寻找新的基本粒 子和探索新物理方面取得了重要进展。通过 对撞机产生的大量数据进行详细分析,实验 结果表明标准模型在描述已知粒子的相互作 用方面非常成功,但没有发现与黑暗物质直 接相关的新粒子或新现象。
未来对撞机计划
为了更深入地探索黑暗物质的本质,未来的 对撞机计划将继续提高能量和探测精度。例 如,未来环形对撞机(FCC)和超级质子对 撞机(SPPC)等计划将有望为我们揭示更 多关于黑暗物质的秘密。
实验探测挑战
尽管有多个实验正在尝试直接探测黑暗物质粒子,但到目 前为止尚未取得突破性成果。未来需要继续改进实验技术 和方法,提高探测灵敏度。
多学科交叉合作
研究黑暗物质需要天文学、宇宙学、粒子物理学等多学科 的交叉合作,共同推动这一领域的研究进展。
02
黑暗物质探测技术
直接探测法
地下实验室
在地下深处建立实验室,以最大 程度减少宇宙射线和其他背景辐 射的干扰,提高探测器的灵敏度
其他理论模型及预测
其他理论模型
除了超对称模型外,还有其他一些理论模型试图解释暗物质的存在,如小质量暗物质模型、自相互作用暗物质模 型等。
理论预测
这些理论模型预测了暗物质的一些性质,如质量、自相互作用强度、与普通物质的相互作用方式等。这些预测为 实验探测暗物质提供了理论指导。
05
实验结果与数据分析
2024年的黑暗物质
汇报人:XX
2024-01-12
• 引言 • 黑暗物质探测技术 • 宇宙学观测与验证 • 粒子物理模型与理论预测 • 实验结果与数据分析 • 未来展望与挑战
01
引言
黑暗物质定义与性质
不可见性

宇宙中的暗物质研究进展

宇宙中的暗物质研究进展

宇宙中的暗物质研究进展宇宙是一个神秘而广袤的世界,其中隐藏着许多我们尚未完全了解的奥秘。

而其中最令科学家们困惑的问题之一就是暗物质。

暗物质是一种不与电磁波相互作用的物质,因此无法直接观测到。

然而,通过一系列精密的观测和实验,科学家们对暗物质的研究取得了一些重要的进展。

首先,让我们来了解一下暗物质的存在证据。

早在上世纪初,天文学家就通过观测星系旋转曲线的异常现象,推测出宇宙中存在着一种看不见的物质。

随后的多个独立观测结果也进一步证实了这一假设。

例如,通过对星系团的观测,科学家们发现星系团中的星系运动速度远远超过了根据可见物质计算出的速度,这也是暗物质存在的一个重要证据。

为了更好地理解暗物质的性质,科学家们进行了一系列实验和模拟。

其中,重力透镜效应是研究暗物质的重要手段之一。

通过观测远处天体的光线被大质量天体所弯曲,科学家们可以推断出暗物质的分布情况。

例如,在2018年,欧洲空间局的行星探测器“欧洲太空局”发现了一个被称为“牛顿十字”的重力透镜现象,这一发现为暗物质的研究提供了有力的证据。

此外,科学家们还利用粒子加速器进行暗物质的探索。

粒子加速器可以通过高能碰撞模拟宇宙的极端条件,从而产生暗物质粒子。

通过观测这些粒子的性质和行为,科学家们可以推断出暗物质的一些特征。

例如,欧洲核子研究中心的“大型强子对撞机”(LHC)就是一个重要的粒子加速器,科学家们使用LHC进行了大量的暗物质探索实验。

除了实验和观测,理论模型也为暗物质的研究提供了重要的支持。

目前,最为广泛接受的理论是冷暗物质模型。

根据这一模型,暗物质是由一种与普通物质不同的粒子组成的。

这些暗物质粒子在宇宙早期形成,并通过引力相互作用形成了星系和星系团等大尺度结构。

此外,一些理论还提出了暗物质和暗能量之间的相互作用,这也为解释宇宙加速膨胀提供了一种可能性。

然而,尽管取得了一些重要的进展,暗物质仍然是一个充满挑战的领域。

目前,我们对暗物质的性质和组成仍然知之甚少。

暗物质粒子探测:意义、方法、进展及展望

暗物质粒子探测:意义、方法、进展及展望

速度 分 布 等 。2 0世 纪 7 0年 代 ,美 国 天文 学 家 v 鲁 宾 ( .R bn通 过 对 旋 涡 星 系 的详 细观 测 , 得 V u i) 使
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透镜 观 测 确 定 其位 置 ) 不 重合 。这 一 现象 被 认 为 并
是 暗 物质 存在 的 直接 证 据 ,这 是 因为 可 见 的重 子
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在各种 尺度的天文观测 中都发现 了暗物质存在的
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通过 团内热气体的 x射线发射轮廓 以及通过径向
收 稿 日期 : 0 0 0 一 8 2 1 — 5 l ;修 回 日期 : 0 0 0 — 8 2 1— 5 2
暗物质 粒子 探测 :意义 、 方法 、进展及展 望
常 进
( 国科 学 院紫 金 山天 文 台 ,南 京 2 0 0 ) 中 10 8
摘 要 :本文 回顾 了暗物质发 现 的历 史 ,介 绍 了暗物质粒 子探 测方 法和 目前 国 际最新观 测结果 ,
重 点 讨 论 了空 间探 测 暗 物 质 粒 子 的 技 术 方 法 和 可 能 的 突破 点 , 就 我 国 开 展 暗 物 质 粒 子 空 间 探 测 提 出 了

暗物质探索

暗物质探索

暗物质探索在现代天文学和粒子物理学的交汇点上,有一个悬而未决的大问题:宇宙中的大部分物质是由什么组成的?答案是“暗物质”——一种我们无法直接观测到的物质。

尽管它不发光也不发热,但通过其引力效应,科学家们能够推断出它的存在。

本文旨在探讨暗物质的性质、探索方法以及当前的科学进展。

暗物质的性质暗物质不发光,不与电磁力相互作用,因此不能通过传统的望远镜观测到。

然而,它对可见物质产生引力作用,影响星系的旋转曲线和宇宙的大尺度结构。

研究表明,暗物质构成了宇宙总质量能量的约27%。

探索方法间接探测间接探测主要是寻找暗物质粒子衰变或湮灭时可能产生的高能粒子,如伽马射线、中微子等。

地面和空间的望远镜都在进行此类搜索。

直接探测直接探测实验试图捕捉到暗物质粒子与普通物质的罕见相互作用。

这些实验通常位于地下深处,以屏蔽宇宙射线和其他背景干扰。

加速器探测在大型强子对撞机(LHC)等粒子加速器中,科学家尝试通过高能碰撞产生暗物质粒子,并寻找它们存在的线索。

科学进展尽管投入了大量资源,暗物质的本质仍然是一个谜。

一些实验报告了潜在的信号,但这些发现尚未得到独立验证。

同时,理论物理学家正在开发新的模型来解释暗物质的性质。

未来展望未来的探索将依赖于更灵敏的探测器、更强大的加速器以及新的数据分析技术。

国际合作项目,如深空任务和地下实验室网络,将扩大我们的搜索范围。

结论暗物质的探索是人类智慧的挑战,也是科学进步的象征。

虽然我们还没有揭开它的秘密,但每一次尝试都让我们离答案更近一步。

随着技术的发展和理论的深化,我们有理由相信,终有一天,暗物质的面纱将被揭开。

---请注意,本文是一篇基于科学事实的综述文章,不包含任何违反社区规则和国家法律法规的内容。

宇宙中的暗物质及其研究进展

宇宙中的暗物质及其研究进展

宇宙中的暗物质及其研究进展宇宙是一个神秘的存在,但是人类从来不缺席宇宙的探索。

其中,暗物质就是宇宙学研究中一个重要的问题。

暗物质以神秘的形态存在于宇宙中,它不散发电磁波,不能被光学望远镜直接观测到,只能通过引力相互作用来证明它的存在。

因此,暗物质被形象地称为“看不见的物质”。

暗物质读者可能没有太多接触,但它是宇宙学中一个热门的研究领域,可以说是宇宙学中一个最困惑的问题之一。

知道暗物质的存在,对我们掌握更多宇宙的完整性有很大的帮助。

那么现在我们来看一看什么是暗物质以及关于暗物质的一些研究进展。

一、暗物质的定义和性质暗物质是宇宙学家研究的一个问题,由于暗物质不能直接观测到,因此它依据的是物理学中引力定理,藉由引力作用于周围物体的运动,猜测它的存在。

暗物质不对光产生反应或散发电磁波,因此无法通过电磁波进行探测。

而它的显著特征是它猛烈的引力。

暗物质对小尺度的物体的引力作用微弱,但对于更大尺度的物体,例如银河系,它的影响可谓极强。

暗物质对银河系的作用形成了一个与可观测物质分布不同于的巨大的暗物质“晕”,正是这份“晕”的作用,才使银河系形成和稳定。

二、暗物质的研究进展1.暗物质被发现暗物质首先被意识到的是20世纪30年代。

那时的物理学家计算了一个大质量天体的引力应该是比目前的可见物质所能产生的力强得多,因此提出了暗物质的概念。

在20世纪80年代和90年代,银河系的高精度测量使得宇宙学家探测到宇宙中大量的暗物质泡泡,天文学上的暗物质问题才真正被认真挖掘起来。

2.暗物质是什么?宇宙学家已经确认了暗物质的存在,但目前尚无法确定暗物质是什么。

天体物理学家计算已知的暗物质无法源出银河系中大量暗物质,只是一个非常小的补充。

因此我们可以猜测存在着形形色色的暗物质,如亚原子粒子,尘埃,黑色物质等等。

3.当前暗物质研究的方法目前,人们主要通过间接发现方法来确认暗物质的存在。

这些方法包括通过观测宇宙辐射背景辐射的小扰动、恒星轮廓的微匆、来自宇宙射线的超新星爆发等。

探测暗物质的方法

探测暗物质的方法

探测暗物质的方法
探测暗物质的方法主要包括直接探测和间接探测两大类。

直接探测是通过探测暗物质粒子与普通物质的原子核碰撞后发出的信号来实现的,这种方法依赖于暗物质粒子与标准模型粒子相互碰撞之后的靶核状态来研究暗物质。

例如,LUX、LZ、PandaX等实验就是通过在地下放置装满xenon的容器,并布满光电倍增管(PMT)来探测这种信号。

当暗物质和普通物质间有相互作用时,会同探测器中的氙原子碰撞并产生反冲信号,在探测器中以氙原子闪光(S1)和电离(S2)的形式表现出来。

间接探测则是通过分析宇宙射线、星系旋转曲线、引力透镜效应等天文观测数据来寻找暗物质存在的证据。

这种方法不直接探测暗物质粒子本身,而是通过其对周围环境的影响来推断其存在。

例如,通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型。

暗物质的探测方法及理论模型

暗物质的探测方法及理论模型

暗物质的探测方法及理论模型暗物质是一种不发射电磁波、能够穿透物质并对引力产生作用的神秘物质。

尽管它占据了相对宇宙总质量的约85%,不过目前我们对它的认知仍然非常有限。

在这篇文章中,我们将讨论一些暗物质的探测方法及理论模型。

一、直接暗物质探测目前直接暗物质探测是最主流的探测方式之一,这种方法主要利用暗物质粒子与普通物质之间的相互作用来探测暗物质的存在。

直接探测方法主要有两种:1.1闪烁体探测器闪烁体探测器利用暗物质粒子在物质中碰撞产生的光子闪烁效应来探测,其中之一较为著名的实验是LUX暗物质探测器实验。

这个实验利用液体氦和液体氖作为闪烁体,通过蒸气光电放大器来测量闪烁光子信号的能量分布。

然后通过与模拟的信号进行比较,来确定哪些信号是由暗物质粒子产生的。

1.2半导体探测器与闪烁体探测器不同,半导体探测器使用晶体管来传感暗物质粒子的信号。

固体材料可以提供极高的放射性排除,并且它们比传统的液体或气体探测器更容易进行精确测量。

其中之一被广泛使用的探测器是CDMS(Cryogenic Dark Matter Search)。

CDMS 是一个探测低温半导体的深地下实验,它的工作原理是基于暗物质粒子在半导体晶体中的离子化效应。

二、间接暗物质探测与直接暗物质探测相比,间接暗物质探测利用暗物质粒子在宇宙空间中的产生和衰变等过程来探测,这些过程会释放出一些暗物质不可见的粒子,这些粒子就是间接探测的目标。

主要的探测手段和方法有以下几种:2.1γ射线辐射γ射线辐射可以由暗物质衰变或暗物质粒子与普通物质相互作用后,产生带电粒子的过程中产生。

这些带电粒子原则上是能够探测到的,因为他们会发生大量的辐射并发射出高能γ射线。

目前我们已经探测到了很多这样的γ射线辐射例子,比如 Fermi 所测得的银河系中心方向的γ射线等。

2.2中微子探测中微子是没有电荷的、非常微小的基本粒子,但是由于它们的穿透力极强,所以它们是非常好的暗物质探测器。

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空间观测暗物质粒子文/毕效军常进余超洋导语:暗物质在整个宇宙中所占的组分大约是22%,是研究宇宙中大尺度结构形成过程中必不可少的成分。

据天文观测,暗物质应由非重子的冷暗物质构成,较为流行的暗物质候选者是弱相互作用重粒子(WIMP),由此建立的WIMP暗物质模型得到广泛的关注。

为了解析暗物质的本质,目前,科学家主要采用三种方法探测暗物质粒子,且取得众多进展。

未来十年,将是暗物质探测的黄金时代。

一、暗物质发现的历史自从牛顿发现了万有引力定律以来,人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律,在这个过程中,暗物质的概念很早就开始形成了。

比如,对于天王星运动异常的解释导致法国天文学家U.Le Verrier和英国天文学家John Couch Adams猜测到海王星的存在,并最终于1846年由Galle发现了海王星。

由行星运动异常从而猜测到另外一颗未发现的行星的存在非常类似今天我们关于暗物质的认识。

目前从星系到宇宙学尺度的观测都发现可观测物体运动的异常现象,这表明可能存在我们还没有“看见”的物质,既暗物质,它们通过引力效应影响了可见物体的运动。

现代意义下的暗物质概念最早是由瑞士天文学家Fritz Zwicky提出的。

1933年Fritz Zwicky研究后发星系团中星系运动的速度弥散,他根据所测得的星系速度弥散并应用维理定理得到了后发星系团的质光比,发现其比太阳的质光比要大400倍左右。

今天,天文学家有许多办法可以测定星系团的质量,如通过弱引力透镜效应,通过团内热气体的X射线发射轮廓以及通过径向速度分布等。

上个世纪七十年代,美国天文学家Vera Rebin在对旋涡星系的详细观测中,使得“暗物质”这个概念得到了科学界的认可。

旋涡星系旋转曲线的测量是暗物质存在最直接的证据。

通常测量的旋转曲线在距离星系中心很远的地方会变平,并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外的地方很远都不会下降。

如果没有暗物质存在,根据开普勒定律很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随距离下降。

而测量到的旋转曲线明显和人们根据可见物质预期的结果不同。

因此,平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的物质,这些还没有被直接看到而只是通过引力效应表现出来的物质就是暗物质。

2006年钱德拉X-射线望远镜观测到两个星系团的合并,发现星系团中发光的热气体(由X-射线像确定其位置)和两个星系的质量中心(由引力透镜观测确定其位置)并不重合。

这一现象被认为是暗物质存在的直接证据,这是因为可见的重子物质之间由于摩擦力而互相粘滞,但暗物质粒子可以相互通过,从而造成星系团中暗物质和重子热气体在空间上分离成两团。

这个结果引起了学界的广泛关注,因为这可能排除通过修改引力理论来解释所观察到的异常现象。

近年来由于WMAP卫星对微波背景(CMB)各向异性的精确测量,我们可能通过拟合WMAP的数据精确确定宇宙中暗物质的总量。

目前拟合的结果给出暗物质在整个宇宙中所占的组分大约是22%。

总之,自从暗物质的概念提出至今,人们在各种尺度的天文观测中都发现了暗物质存在的证据。

目前,暗物质的存在已经被人们普遍接受,并且成为研究宇宙中大尺度结构形成过程中必不可少的成分。

二、暗物质粒子和弱相互作用重粒子(WIMP)尽管暗物质在宇宙中存在的事实得到大部分天文学家的承认,但暗物质的本质是什么,它是由什么基本粒子组成的,这些基本问题却仍未得到解决。

在微观领域,人类建立了关于基本粒子的标准物理模型。

这一理论告诉我们,目前已知的基本粒子是三代的夸克和轻子以及传递相互作用的规范玻色子。

这一理论能够精确描述目前对撞机上所有的实验现象。

然而,暗物质粒子却不能被标准模型解释。

因此,为了解释暗物质粒子,必须要引入超出基本粒子标准模型的新的物理理论。

之所以天文观测会发现对撞机上无法发现的新粒子,可能的原因是:在宇宙的早期,宇宙要经历一个高温的阶段。

这个时候的粒子能量要高于现在已有(甚至将来可能有的)一切对撞机的能量,这个时候新物理可能发生作用。

因此我们可以认为早期宇宙是一个能量超出人类所能够达到的超高能对撞机,这个对撞机会撞出新的粒子并留下一些踪迹。

暗物质有可能就是来自这样的新物理在经历了宇宙大爆炸后遗留下来的产物。

因此,暗物质的认识对于人类认识物质的基本结构和基本相互作用可能起到了非常关键的作用。

暗物质问题是粒子物理和宇宙学的核心问题之一,目前世界各国都在集中人力、物力和财力研究这一问题。

例如,美国国家研究委员会由19名权威物理学家和天文学家联合执笔的2002年的报告中列出了新世纪要解答的11个科学问题:“什么是暗物质”列在第一位。

报告同时建议美国政府研究机构加强协调、集中资源为这些难题寻找答案。

国际上许多进行精确宇宙学研究和探测暗物质,暗能量的地面和空间的实验正在计划和筹建中。

目前我们已知的物质称为重子物质,但根据天文观测,暗物质应该由非重子的冷暗物质构成。

所谓冷暗物质指暗物质粒子的运动速度非常慢,远远小于光速。

较为流行的暗物质候选者是所谓弱相互作用重粒子,如超对称理论粒子或额外维度空间粒子等。

弱相互作用重粒子被广泛关注的原因在于它可以在宇宙早期自然产生:早期宇宙温度非常高,WIMP可以和其它的粒子相互作用从而达到热平衡;随着宇宙温度的降低,当宇宙温度低于其暗物质粒子的质量时,WIMP的粒子数密度是指数压低的,这样其反应速率也大大下降;当WIMP反应的特征尺度已经和宇宙的视界相当时,WIMP粒子就很难再相互作用,我们称为其从宇宙背景中解耦了。

如果WIMP的反应截面非常大,它可以保持热平衡的状态到很低的温度才解耦,那么它保留下来到今天的密度就非常低;相反,如果它的反应截面太小,它保留到今天的密度就很高。

计算表明,今天宇宙中暗物质的密度和反应速率大致成反比的关系。

正因为WIMP可以自然的在宇宙早期热产生,其在今天的贡献如同宇宙微波背景一样只是宇宙温度下降的热遗迹,所以WIMP暗物质模型得到广泛的关注。

此外,从粒子物理出发,许多设法理解电弱对称破缺机制的所谓超出标准模型的新物理理论都提丨供了这样的WIMP粒子,比如超对称理论中最轻的超对称粒子(neutralino)。

如果在对撞机上发现了某种新物理所预言的粒子(长寿命、中性),它很可能就是构成暗物质的粒子。

反过来,如果暗物质粒子被探测到,其性质也会限制新物理模型。

因此,从某种意义上来说,在暗物质问题上宇宙学、天文学和粒子物理是相通的。

目前理论物理学家提出了很多暗物质粒子的模型,较为广泛研究的有轴子(axion)、KK粒子、超对称引力子(gravitino)等。

轴子是在解决强相互作用中的电荷-空间(CP)破坏问题时引入的,目前它的质量范围被实验和天文观测限制在10-6~10-3eV之间,它可以通过非热产生并作为冷暗物质存在。

KK粒子是额外维度空间理论所预言的,其中最轻的粒子是稳定的并可以成为暗物质。

超对称引力子指引力子的超对称伴子,由于其和普通物质的相互作用非常弱,也被称为超弱作用重粒子(SuperWIMP),其产生也要通过非热产生。

总之,目前人们对于暗物质的本质仍然很不了解,而在理论上也提出了各种各样的模型。

尽管像超对称粒子、KK粒子、轴子等粒子都有非常明确的物理意义,都是暗物质粒子自然的候选者,但最终暗物质的性质还要取决于实验结果。

三、暗物质粒子的探测方法由于暗物质粒子不与光作用,也不会发光,普通的光学观测无法发现它的踪迹。

为了了解暗物质的本质,目前的探测方法大致可以总结为如下三种:首先是在加速器上将暗物质粒子“创造”出来,并研究其物理特性。

由于暗物质粒子即使被“创造”出来,也不会被探测器发现,只能通过其它可以看见的粒子来推测出是否有这样的粒子产生。

虽然暗物质粒子不能被直接观察到,但它一定会带走“能量”(“创造”暗物质粒子需要能量),因此从丢失的“能量”和分布可以推测暗物质的某些性质。

欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)被认为很有可能“创造”出暗物质粒子。

第二种方法是直接探测法。

该方法是直接探测暗物质粒子和原子核碰撞所产生的信号。

由于发生碰撞的概率很小,产生的信号也很“微弱”。

为了降低本底,通常需要把探测器放置在很深的地下。

暗物质直接探测实验是目前寻找暗物质粒子最重要的探测方式。

目前的实验精度下,我们只可能探测到弱作用重粒子的信号,而更弱的信号,如轴子、超对称引力子是无法用这种方法探测的。

目前我国科学家正在讨论在雅砻江锦屏山下建设一个大型地下暗物质粒子探测器。

如能成功,将是世界上最大埋深的地下实验室。

第三种办法称为暗物质的间接探测法。

间接法是观测暗物质粒子衰变或相互作用后产生的稳定粒子如伽玛射线,正电子,反质子,中微子等。

根据目前的理论模型,暗物质粒子衰变或相互作用后可能会产生稳定的高能粒子,如果我们能够精确测量这些粒子的能谱,可能会发现暗物质粒子留下的蛛丝马迹。

由于暗物质的湮灭率正比于暗物质密度的平方,因此暗物质湮灭主要发生在星系、星系团中心或者星体内部等暗物质密度非常高的地方。

暗物质的间接探测涉及到许多复杂的成分,如需要知道暗物质的分布情况、暗物质间的湮灭截面的大小以及来自非暗物质湮灭过程的背景的大小和性质,因此间接探测涉及到粒子物理、天文、宇宙学等多方面的知识。

由于高能伽玛射线不受宇宙空间磁场等其他因素的影响,可以直线传播,伽玛射线信号可以追溯到暗物质的“源”,所以探测暗物质粒子湮灭产生的伽玛射线是非常重要的探测暗物质粒子的手段。

伽玛射线实验可以分为卫星实验和地面实验两大类,其中卫星实验的优势是本底排除非常干净、阈能低、视场宽、观测有效时间长等,但其劣势则是由于探测器体积所限,其有效面积较小。

地面实验可以分为大气契伦可夫光望远镜和大气簇射探测器,前者的优势在于可有效排除本底、非常大的有效观测面积和高角分辨率,劣势在于其视场窄而且观测时间受限,只能在晴朗无月的晚上观测;大气簇射探测器的优势包括大的有效面积、宽视场、几乎100%的观测时间,劣势则是无法区分本底宇宙线和伽玛射线信号,角分辨率一般,我国西藏羊八井的ASγ和ARGO属于大气簇射探测实验。

除了伽玛射线信号外,目前科学家还通过探测中微子子,正电子和反质子等粒子来探测暗物质粒子湮灭信号。

四、世界最新研究现状2008年,中意合作课题组(DAMA/LIBRA)宣布他们的地下实验发现了某种周期性变化现象,可能与暗物质粒子有关。

但是并没有被其他更灵敏的实验证实。

2008年空间间接法实验也取得了很大的进展。

以中美科学家为主的ATIC探测器发表了宇宙高能电子观测结果。

ATIC发现高能电子流量在300-800GeV能区间与理论模型相比高了将近3倍。

该结果在低能部分被欧洲的PAMELA正电子实验证认。

这些超可以被解释为暗物质粒子湮灭或衰变的产物。

当然,目前的观测结果还不够精确,还不能排除附近天体的贡献。

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