[劳动报]中国科学家质疑国际暗物质发现

　　在地底下2400米深处，物理学家正使用液氙营造一片稠密“树林”，神秘的暗物质粒子就像飞奔而过的隐身兔子，一场“守株待兔”的科学实验拉开帷幕。昨天，以中国科学家为主导的大型暗物质探测实验组PandaX发布了首批实验数据，尽管暗物质这只“兔子”的踪迹尚未发现，但实验结果对以往国际上发现的疑似轻质量暗物质信号提出质疑。这一运行结果也标志着中国在暗物质探测这个前沿科学领域跨进世界先进行列。

　　 暗物质从未被发现

　　暗物质粒子毫不费力地穿透我们周围的一切，向远方飞逝而去。有科学家评价称它的神奇之处就在于“无处不在，却从未被发现”。深藏不露的暗物质几乎不与普通物质发生作用，因此一个粒子可以不费吹灰之力，以百倍于子弹的速度从地球一端穿越到另一端。滴答一秒，成千上万的粒子像倾盆大雨打在我们身上，瞬间穿越身体，我们却浑然不知。

　　科学家认为，宇宙中有大约27％的成分由暗物质组成。在银河系里，暗物质比普通物质多了20倍以上。可以说，地球以及太阳系就是沉浸在暗物质的海洋里。科学家打了形象的比方，暗物质就像黏合宇宙万物的胶水，维持着恒星和星系间的聚集，如果没有它们，星系将分崩离析。

　　揭开暗物质的庐山真面目实在不易，诺贝尔物理学奖获得者李政道教授曾多次说：“暗物质是笼罩20世纪末和21世纪初现代物理学的最大乌云，它将预示着物理学的又一次革命。”从2010年起，由上海交通大学牵头组织领导的PandaX（熊猫计划）就设想在世界最深的四川锦屏地下实验室内，用一种“守株待兔”的方式来捕获暗物质的踪迹。

　 　17天数据提出质疑

　　据PandaX计划负责人、上海交大物理与天文系教授季向东介绍，暗物质在穿越普通物质时，有微小的概率把原子撞飞。PandaX合作组首期实验用约120公斤的液态氙，营造一片稠密“树林”，等待高速飞奔的暗物质这只“兔子”去撞树。当它们发生碰撞时，原子会释放光电热信号，探测器顶部和底部的“摄像机”———光电倍增管阵列将放大这些微弱信号，让科学家不要错过这道由暗物质所带来的奇妙之光。而为了避免宇宙线可能带来的干扰，科学家们“钻”到了地底2400米深处开展这项实验。

　　经过几年的前期准备，今年5月，PandaX正式开始探测数据。在短短的17.4天里，“树林”中总共发生了400万次撞树事件，每天产生的数据达到600GB。尽管计算机数据分析比对显示，没有一次撞击来自科学家们寻觅的那只“兔子”。但实验数据在数轴上形成的一条曲线，则明白无误地将意大利、美国、德国等发现的疑似轻质量暗物质信号的模型剔除在外。因此，这一实验结果对以往国际上发现的疑似轻质量暗物质信号提出质疑。

　　 半吨级探测器已在建

　　尽管尚未找到“兔子”的踪迹，但这一结果仍令项目组成员兴奋。世界各国对于暗物质的探测已进入白热化阶段，全球20多个实验组正紧锣密鼓寻找这只神秘“兔子”。季向东表示，目前世界上达到一百公斤级的大型暗物质实验并不多。PandaX项目实验设计的光采集效率也非常高，达到同类实验的两倍。“正因为如此，项目运行17天后，就能顺利采集首批数据，和同类实验进行对比。”季向东说。这证实该实验组设计和研制的120公斤级液氙探测器的灵敏度已经达到世界先进水平，因而能够对至今为止所有疑似暗物质探测实验所获得的数据信号进行高精度的验证。目前该研究成果的正式论文已被《中国科学：物理学力学天文学》英文版杂志接收发表，同时发布在高能物理文献网上。

　　据季向东透露，目前中国正在建造一个500公斤级的探测器，是目前世界上最大的、位于美国的一个同类实验LUX的两倍，比PandaX项目现有探测器灵敏度提高20倍以上。目前世界上最好的探测仪器均止步于理论家预言的暗物质出现区域的“边缘”，500公斤级探测器则可以直插腹地，搜索这一区域一半以上的空间。今后，项目两个级别的探测器将同时在不同区域探测暗物质的踪迹。“希望是中国人最先把暗物质的谜底揭开。”季向东说。

来源：劳动报 2014.08.25

原文： 中国科学家质疑国际暗物质发现