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科学|美迄今最大暗物质直接搜索实验设施竣工

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【科学|美迄今最大暗物质直接搜索实验设施竣工】科学|美迄今最大暗物质直接搜索实验设施竣工
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光电倍增管阵列用于检测LZ氙罐内出现的信号 。图片来源：物理学家组织网
科技日报采访人员?刘霞
据物理学家组织网27日报道 ， 美国能源部近日正式确认 ， 美国迄今旨在直接探测暗物质的最大实验设施——LUX-ZEPLIN（LZ）竣工 ， 研究人员目前正对其进行测试 。
暗物质约占宇宙所有物质的85％ 。我们知道它的存在是因为探测到它对普通物质的引力作用 ， 但我们还不知道它究竟是“何方神圣” ， 弱相互作用重粒子（WIMP）和轴子都被认为是暗物质候选粒子 。LZ是一项超灵敏的暗物质搜索实验 ， 将使用10吨液氙寻找WIMP与氙原子核相互作用时出现的闪光 。
2012年 ， 国际团队提出 ， 将大型地下氙（LUX）项目和液态惰性气体闪光实验（ZEPLIN）合二为一 ， 组建世界上迄今最灵敏的WIMP探测项目——LZ 。2017年美国能源部正式批准最后设计方案 ， 来自美国、英国等国37个研究机构的200多位科学家和工程师将展开合作 。
LZ的设计原理是 ， 当暗物质粒子与液氙原子碰撞时 ， 液氙腔内的电子会向顶部飘移 ， 迅速产生闪光 。这些携带暗物质粒子信号的光脉冲 ， 会被排列在大型容器内的光电倍增管捕获 。
LZ建于南达科他州桑福德地下研究中心内 ， 位于地下约1609米处 。这一深度使其可以自然屏蔽不断轰击地球的宇宙射线（宇宙射线产生的“噪音”可能淹没科学家正在寻找的WIMP与氙相互作用产生的信号） 。此外 ， LZ的零件都是经过单独选择并经过测试的低辐射组件 ， 以尽量降低背景噪音 。
劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家西蒙·菲奥鲁奇是LZ的运营经理 ， 他说：“我们正在对探测器进行调试 ， 即所谓的‘测试阶段’ ， 并将在明年查看LZ提供的数据 。”
研究人员解释称 ， LZ与其“前身”LUX实验差别较大 。LUX使用约300公斤液态氙 ， 而LZ将使用10吨液态氙 。后者探测暗物质粒子相互作用的灵敏度约为前者的100倍 。


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