基本介紹
- 中文名：熊貓計畫
- 外文名：PandaX
- 實驗單位：上海交通大學
- 實驗對象：500公斤級液氙暗物質探測器
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實驗結果
2016年7月21日晚，上海交通大學鴻文講席教授、中國錦屏地下實驗室PandaX（熊貓計畫）實驗負責人季向東博士在英國舉行的兩年一度的國際暗物質大會上正式公布了PandaX二期500公斤級液氙暗物質探測器運行的第一個物理結果，在3.3萬公斤/天的曝光量下，未發現暗物質粒子蹤跡，對可能的暗物質候選對象得出了最新的限制。這一探測的靈敏度處於當前世界最高水平。
2016年7月22日下午，上海交通大學專門舉行新聞發布會，公布這一結果。
實驗背景
根據最新天文學和宇宙學的研究，暗物質代表了宇宙中約85%的物質含量，而人類已知的普通物質僅占約5%。由於與普通物質沒有直接電磁相互作用，所以暗物質不發光，無法用通常的辦法看到，因此得名暗物質。不過科學家們普遍認為，暗物質粒子與普通物質之間極有可能存在一種微弱的相互作用。物理學家便是使用這種“微弱的相互作用”所發出的信號來尋找暗物質。但由於作用太過微弱，探測工作異常困難。
實驗過程
為了應對這個難題，PandaX二期進行了目前全球最大的暗物質實驗——500公斤級液氙暗物質探測實驗，持續約100天的實驗整體液氙規模高達3.3萬公斤/天。負責實驗數據分析的上海交通大學特聘教授劉江來在發布會現場解釋，實驗規模“最大”的意義在於，暗物質有最大的機率“撞”上普通物質——液氙，而發出相互作用的信號，從而被探測到。
通俗來講，PandaX二期實驗相當於織了一張目前“最密的網”，試圖捕捉暗物質信號。具體而言，這張“網”的“細密程度”是σ=2.7x10-46 cm2 ,其精度是2015年最先進成果保持者美國LUX團隊的兩倍。
PandaX實驗用氙原子作為探測靶子，採取“守株待兔”的方式，探測彌散在地球周圍的成千上萬億的暗物質粒子可能碰撞到氙原子上而發生的微弱信號。而實驗記錄顯示，實驗過程中並沒有符合預期的信號產生，這個結果相當於，3.3萬公斤的氙原子在一天時間內沒有和這些暗物質粒子發生過一次碰撞，或者1公斤的氙原子在3.3萬天裡沒有發生過一次碰撞。
這意味著，目前“最密的網”對於暗物質來說仍舊過於“稀疏”，這對可能的暗物質粒子的存在條件作出前所未有的理論限制, 縮小了人類尋找暗物質的範圍。
實驗難題
該探測實驗最困難的地方在於探測器中可能存在多種外來干擾，這些干擾也會產生光電信號，讓科學家誤以為捕捉到了暗物質信號。
為儘可能減少干擾，PandaX的實驗室建造於2400米深的山體下，由清華大學和雅礱江流域水電開發有限公司共同開發完成。
實驗單位
PandaX暗物質實驗是由上海交通大學牽頭，國內多個合作單位包括北京大學、山東大學、中科院上海套用物理研究所、中山大學、中國科學技術大學、中國原子能科學研究院和位於四川的雅礱江流域水電開發有限公司等參與的首個大型液氙暗物質地下直接探測實驗。美國馬里蘭大學和密西根大學的科學家也參與其中。
