我國(guó)科學(xué)家在暗物質(zhì)直接探測(cè)領(lǐng)域取得新進(jìn)展

    在“大科學(xué)裝置前沿研究”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“高純鍺陣列直接探測(cè)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)”支持下，中國(guó)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)（China Darkmatter EXperiment，CDEX）合作組在暗物質(zhì)直接探測(cè)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，在4-5GeV范圍內(nèi)將自旋無(wú)關(guān)暗物質(zhì)直接探測(cè)靈敏度提高到8×10-42cm2, 達(dá)到國(guó)際最好水平。相關(guān)成果于2018年6月12日在線發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。

    暗物質(zhì)是指不參與電磁相互作用和強(qiáng)相互作用，但參與引力相互作用的不可見(jiàn)物質(zhì)。天文學(xué)觀測(cè)和研究表明，暗物質(zhì)廣泛分布在宇宙的各個(gè)角落，約占整個(gè)宇宙物質(zhì)質(zhì)量的85%，在物質(zhì)起源和宇宙演化過(guò)程中具有十分重要的地位。當(dāng)前暗物質(zhì)研究國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。

    由清華大學(xué)牽頭，聯(lián)合四川大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院、北京師范大學(xué)、雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司等單位研究人員組成的CDEX合作組在中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展暗物質(zhì)研究，首次采用液氮直冷方式，建立和運(yùn)行總質(zhì)量約10kg的點(diǎn)電極高純鍺探測(cè)器陣列進(jìn)行暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)多種技術(shù)手段有效降低了探測(cè)器的測(cè)量閾值，以及環(huán)境輻射、探測(cè)器自身材料放射性等本底的干擾，在102.8公斤·天的物理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上給出了4-5GeV范圍內(nèi)自旋無(wú)關(guān)暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度為8×10-42cm2的國(guó)際最好水平。該工作為未來(lái)噸級(jí)高純鍺探測(cè)器的建造和模塊化陣列的設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)，為噸級(jí)實(shí)驗(yàn)的本底水平控制提供了重要實(shí)驗(yàn)支撐，也為低本底前端電子學(xué)、鍺金屬提純與高純鍺探測(cè)器制作、地下電解銅制備、大型液氮直冷系統(tǒng)等全鏈條關(guān)鍵技術(shù)的自主研究提供了重要經(jīng)驗(yàn)。