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    上海遇到暗物质:全球暗物质日,大咖们都讲了些啥?

    2017年11月2日 来源: 中科院高能所

    21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量。暗物质存在于人类已知的物质之外,人们知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也和人类已知的物质不同。国际粒子物理学界将每年10月31日定为‘国际暗物质日’有效的开展暗物质的探索。在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。

    暗物质究竟有多神奇?就在上周我们做了全球暗物质日“上海科普日”专场活动,祖颖、范一中、刘江来教授分别从天文学如何看暗物质、如何探测暗物质:间接空间探测暗物质和地球上利用地下液氙探测暗物质等多种角度为我们介绍了一种神奇的、不发射光也不吸收光的物质——暗物质,并且用幽默形象的语言为我们介绍了如何寻找暗物质:

    寻找暗物质的方法有点像守株待兔。科学家用纯净的材料制作出一个大型的靶子,在微观上,这个大型的靶子就像一系列的树桩,暗物质WIMP从靶子中间穿过时,可能撞在“树桩”上,从而产生信号,布置在靶子周围的探测器会把这个碰撞给“拍摄”下来,就像公路上拍摄超速的摄像头一样。当然,发生碰撞的不仅仅是暗物质,其它的放射性本底也会发生碰撞。接下来,科学家就要借助计算机的帮助,把真正属于暗物质的碰撞给挑出来。

    在直播中,范一中(暗物质卫星科学应用系统副总师、紫金山天文台百人计划研究员) 还结合了自己的童年经历表达了对科学、对宇宙的敬仰之情。他说,“我从小在乡下长大,小时候晚上抬头就能看到璀璨的银河。从那个时候起,我就意识到了人是多么的渺小。现在我做了天文学家,能够借助现代的高科技研究整个宇宙,我感觉这是一件无限光荣的事情。”

    值得一提也最令观众们感兴趣的是我国的PandaX实验。

    PandaX实验位于四川凉山州锦屏山的中国锦屏地下实验室,其上方有2400米厚的岩石覆盖。测量表明这里面的宇宙线强度大概为每年每平方米有62个μ子穿过,仅相当于地平面的百万分之一,其等效水深相当于6700米,从而提供了良好的宇宙射线屏蔽。

    PandaX实验在整个一期的81天运行过程中,总共记录了超过二千四百万的碰撞事例,通过仔细的筛选和分析之后,最后在感兴趣的区间内只找到了7个事例。模拟结果表明,PandaX经过这么长时间的运行,其中预期有6.9个本底事例。这意味着我们没有观察到明显超过预期本底的碰撞事例,换句话说,人类还没有找到暗物质!

    现有的实验没有找到WIMP并非说明其不存在,而是表明,如果其存在,它与物质的相互作用比预期的更加弱。至少在目前为止,暗物质还有很大的生存空间。我们需要更大的靶子,运行更长的时间,以找到或者否认其存在。即将运行的PandaX二期实验就将执行这样一项任务。

    嘉宾

    介绍

    (1)祖颖:暗物质的天文学探测

    2017年9月以“青年千人”特别研究员的身份加入上海交通大学天文系。在俄亥俄州立大学天文系攻读博士学位, 曾在卡内基梅隆大学宇宙学中心进行博士后研究,也是俄亥俄州立大学宇宙学和天文粒子学中心的一名长期研究员。

    (2)范一中:暗物质粒子的空间间接探测

    “悟空号”暗物质卫星科学应用系统副总师、紫金山天文台(百人计划研究员)

    (3)刘江来:从地下用液氙看宇宙

    上海交通大学理学院物理系副教授。美国马里兰大学物理学博士,加州理工学院博士后、资深博士后。2011年被聘为上海交通大学物理系特别研究员、博士生导师。第一批中央青年千人计划专家。

    以下是讲座中的精彩瞬间。字幕已配好,请放心食用~

    第一位:

    暗物质的天文学探测

    祖颖 上海交通大学天文系

    第二位:

    范一中 悟空号科学团队负责人

    第三位:

    从地下用液氙“看”宇宙中的暗物质

    刘江来 上海交通大学物理学系教授、PandaX暗物质实验第二负责人

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