上海交大刷新暗物質粒子性質限制世界紀錄

　　原標題：上海交大"熊貓計劃"再次刷新對暗物質粒子性質限制世界紀錄

資料圖 圖片來自解放日報

　　8月8日淩晨，上海交通大學講席教授、“熊貓計劃”（PandaX）項目負責人季向東博士，在美國舉辦的2017年度國際高能粒子天體物理大會上發佈“熊貓計劃”項目合作組最新暗物質探測實驗結果——該項目在高達54噸/天的國際最大曝光量下，得到暗物質與核子的碰撞截面小于6×10-47cm2的限制，再次刷新對暗物質粒子性質限制的世界紀錄。這是“熊貓計劃”繼2016年7月發佈580公斤級探測儀的首個探測結果後，第二次發佈國際最靈敏暗物質探測結果。

　　暗物質是宇宙中不參與“電磁”和“強”相互作用的全新未知物質，是普通物質的5倍多。揭開暗物質微觀粒子本質是21世紀物理與天文學最重要的科學目標之一。根據目前的主流理論，暗物質很可能是一種超出粒子物理標準模型的“弱相互作用重粒子”，可以通過檢測它與普通物質相互作用的信號進行直接探測。目前，“熊貓計劃”二期探測儀的靈敏度已經深入到“弱相互作用重粒子”理論預言暗物質粒子存在的參數空間，即暗物質粒子品質及它們同普通物質相互作用強度的可能區域。實驗探測距離全面覆蓋參數空間的核心區域，還需要1到2個數量級的靈敏度改善。國際上幾個主要的探測團隊都在努力從激烈競爭中取得優勢地位。“熊貓計劃”二期探測儀需要在現有基礎上將體量升級，同時必須通過技術創新進一步降低本底噪聲，力爭領跑探測靈敏度，率先取得重大探測成果。

　　暗物質探測的國際競爭非常激烈，所有實驗合作組都期望率先發現暗物質粒子的信號。已經結束運行的美國LUX合作組在2017年1月正式發表250公斤級探測儀過去4年運行的最終數據，超過“熊貓計劃”在2016年7月發表的世界最靈敏探測結果。位於意大利的XENON1T是目前世界上運行中最大的暗物質探測儀，探測區域的液氙達2噸。該實驗合作組於今年5月公佈首個結果，其靈敏度又超越了LUX。“熊貓計劃”二期探測儀的體量雖然不到XENON1T的三分之一，但憑藉探測儀優質獨特的性能，經過近半年的持續穩定運行，合作組得到了超越XENON1T的最新探測結果，再次領跑暗物質直接探測的靈敏度。據悉，在過去一年裏，通過對該探測儀進一步降低噪聲和長時間運行，使對暗物質和普通物質相互作用的探測靈敏度提高4倍多。

　　上海交大主導的“熊貓計劃”使用液氙作為探測儀靶材料，在2014年完成120公斤級一期探測儀的基礎上，自主研製580公斤的二期探測儀。後者是目前國際上最大的暗物質直接探測儀器之一，自2015年11月起在四川涼山州地下2500米深的錦屏地下實驗室中運行。該實驗場所由清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司共同開發，雅礱水電參與“熊貓計劃”項目的建設。