最靈敏暗物質探測器觀測結果公布

光電倍增管可以檢測粒子相互作用的信號。圖片來源：桑福德地下研究設施

弱相互作用大質量粒子（WIMP）被認為是暗物質主要候選粒子之一。26日，世界上最靈敏暗物質探測器LUX-ZEPLIN（LZ）的觀測結果公布。結果顯示，沒有證據表明WIMP的質量超過9GeV/c²（千兆電子伏特/光速平方）。相比之下，質子的質量略低于1GeV/c²。最新試驗依然沒有發現WIMP的任何跡象，但對其質量限制的精確度提高了5倍。

暨南大學理工學院楊嶠立教授對科技日報記者說：“最新研究探索了比以往任何時候都更弱的暗物質相互作用，大大縮小了WIMP參數空間的范圍，有助研究人員排除或者傾向一些潛在WIMP暗物質模型。”

暗物質不發射、反射或吸收光，使用天文望遠鏡和電磁學手段觀測都無法捕捉到，估計其占宇宙總質量的85%。LZ則由美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室領導，其基本原理是，利用7噸液氙與WIMP等暗物質候選粒子之間的相互作用，來尋找暗物質。

為避免來自太陽和宇宙輻射的干擾，LZ位于地下1.5公里深處的桑福德地下研究設施內。為減少日常輻射，LZ由數千個超清潔且低輻射的光電倍增器組成。整個探測器的結構類似洋蔥，每一層要么阻擋外部輻射，要么跟蹤粒子之間相互作用，以排除虛假信號。團隊也借助新分析技術，排除了最容易引起誤差的氡與暗物質候選粒子之間的相互作用。

團隊分析了280天的數據，得出了最新結論。他們計劃在2028年實驗結束前收集1000天的數據，并使用最新數據研究其他罕見的物理過程，如氙原子的衰變、無中微子雙β衰變、來自太陽的硼-8中微子，以及粒子物理學標準模型之外的其他過程。