中國科學(xué)家：我們已接近發(fā)現暗物質(zhì)的邊緣

　　全世界最深的暗物質(zhì)探測實(shí)驗室、中國錦屏地下實(shí)驗室二期擴建進(jìn)展順利;中國“天眼”、世界最大單口徑球面射電望遠鏡反射面單元面板開(kāi)始拼裝;世界上迄今為止觀(guān)測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的“暗物質(zhì)粒子探測衛星”將于年底在酒泉擇機發(fā)射……

　　近期，一批來(lái)自中國的科研計劃不斷聚焦“宇宙幽靈”——暗物質(zhì)。在尋找暗物質(zhì)的道路上，中國身影越來(lái)越多。

　　“暗物質(zhì)”被科學(xué)家比作“籠罩在21世紀物理學(xué)天空中的烏云”，是目前國際科研的最前沿領(lǐng)域之一。迄今的研究和分析表明，暗物質(zhì)在宇宙中所占的份額遠遠超過(guò)目前人類(lèi)可以看到的物質(zhì)，通常所觀(guān)測到的普通物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量的5%。暗物質(zhì)涉及宇宙產(chǎn)生和演化的一些最基本問(wèn)題。

　　“與百年之前相對論和量子力學(xué)即將誕生時(shí)類(lèi)似，現在人類(lèi)對物質(zhì)世界的認識又一次處在了十字路口。毫不夸張說(shuō)，找到并研究暗物質(zhì)，將是繼哥白尼日心說(shuō)、牛頓萬(wàn)有引力定律、愛(ài)因斯坦相對論以及量子力學(xué)之后，人們認識宇宙的又一次重大飛躍。”清華大學(xué)工程物理系副教授岳騫說(shuō)。

　　除了“上天”，國際上暗物質(zhì)探測更多的是“入地”，即在地下的極深實(shí)驗室中進(jìn)行探測，這樣便可減少地球上無(wú)處不在的宇宙線(xiàn)干擾。

　　本世紀以來(lái)，國際上相繼開(kāi)展了20多個(gè)暗物質(zhì)探測實(shí)驗，利用各種技術(shù)來(lái)尋找暗物質(zhì)。特別是近年來(lái)，競爭更為激烈。來(lái)自意大利、美國、德國的實(shí)驗組先后宣稱(chēng)發(fā)現了疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)的信號，這些信號引起了科學(xué)界和公眾的強烈興趣。

　　以往中國科學(xué)家要想進(jìn)行暗物質(zhì)研究，只能借用國外的地下實(shí)驗室。中國錦屏地下實(shí)驗室頂部覆蓋2.4公里的巖石，為目前全球最深的暗物質(zhì)探測實(shí)驗室。2010年啟用后，有兩個(gè)實(shí)驗組進(jìn)駐，分別是清華大學(xué)主導的CDEX實(shí)驗和上海交通大學(xué)主導的PandaX實(shí)驗。

　　清華大學(xué)常務(wù)副校長(cháng)、中國錦屏地下實(shí)驗室主任程建平教授表示，從過(guò)去幾十年國際地下實(shí)驗室的發(fā)展進(jìn)程可以看出，地下實(shí)驗室特別是極深地下實(shí)驗室的建設和發(fā)展可以為一個(gè)國家提供綜合性的重大基礎科學(xué)研究平臺，是一個(gè)國家關(guān)鍵性的重大基礎科學(xué)研究設施。

　　過(guò)去五年，中國在暗物質(zhì)方面的研究進(jìn)展迅速。2014年，CDEX實(shí)驗組得到了目前點(diǎn)電極高純鍺探測器在國際上最靈敏的實(shí)驗結果，進(jìn)一步縮小了暗物質(zhì)可能存在的區域。PandaX實(shí)驗組也于同年公布了一期實(shí)驗獲得的首批數據，對以往國際上所有發(fā)現的疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)信號提出了質(zhì)疑。

　　談到這兩個(gè)實(shí)驗組的結果，來(lái)自美國珀杜大學(xué)的物理學(xué)家拉斐爾·朗認為，兩個(gè)實(shí)驗組最近發(fā)表的成果，真正使得中國暗物質(zhì)搜尋努力“走到了國際社會(huì )的最前沿”。

　　目前，錦屏地下實(shí)驗室正進(jìn)行二期擴建，屆時(shí)實(shí)驗室總容積將從目前的4000立方米擴容到約30萬(wàn)立方米，可容納更多的實(shí)驗組。

　　PandaX實(shí)驗的規模也在擴大，“半噸級”實(shí)驗將是世界上同類(lèi)實(shí)驗的最大規模，靈敏度也比現有裝置放大近20倍，并有望進(jìn)入重質(zhì)量暗物質(zhì)信號區進(jìn)行搜索。

　　中國“千人計劃”專(zhuān)家、上海交通大學(xué)鴻文講席教授季向東表示，隨著(zhù)實(shí)驗探測靈敏度的提升，中國人有望率先找到理論預言的一類(lèi)暗物質(zhì)粒子，“我們已接近發(fā)現暗物質(zhì)的邊緣”。

　　各國科學(xué)家都在摩拳擦掌，等待這一興奮時(shí)刻的到來(lái)。暗物質(zhì)探尋的競爭愈發(fā)激烈，人類(lèi)認識暗物質(zhì)的旅途或將迎來(lái)最后一段征程。