LUX暗物质探测器完成前90天的操作

能够检测LUX暗物质探测器顶部和底部的单光子光线的光电倍增管它们将记录暗物质粒子与氙核之间碰撞的位置和强度

图片来源:Matt Kapust / Sanford地下研究设施的照片大型地下氙气实验的研究人员表示,LUX已经证明其灵敏度优于任何以前直接探测暗物质粒子的实验,罗德岛普罗维登斯(布朗大学) - 在前三天运行数月,大型地下氙(LUX)实验证明自己是世界上最敏感的暗物质探测器,科学家今天宣布“LUX正在开辟通往暗物质本质的道路”,Rick Gaitskell ,布朗大学物理学教授和LUX的共同发言人探测器的位置,不止一个位于南达科他州桑福德地下研究中心的地下一英里,提供了一个“极其安静”的环境,可以探测暗物质颗粒与普通物质之间罕见的微弱相互作用,Gaitskell说,该实验最初的90天运行的第一个结果今天宣布在南卡罗来纳州桑德福德实验室举办的研讨会上,“我们在前三个月的运作中所做的就是看探测器的性能如何,我们对我们看到的东西非常满意,”Gaitskell说

LUX实验的创始人之一“第一次运行表明其灵敏度优于之前任何直接检测暗物质粒子的实验”随着LUX的初始运行完成,团队现在将进行一些调整以微调设备的灵敏度预计将在2014年开始新的300天运行LUX探测器内衬白色聚四氟乙烯,以更好地收集将被记录的微弱光信号通过光电倍增管水 - 70,000加仑水 - 提供进一步保护免受背景辐射暗物质被认为占宇宙中物质的85%但是因为它很少与其他形式的物质相互作用,它还没有直接检测暗物质粒子的主要候选物称为弱相互作用的大质量粒子 - WIMPS理论和实验结果表明WIMP可以采用高质量或低质量形式寻找质量为质量40倍的高质量WIMP对于质子,LUX的灵敏度是任何其他暗物质直接检测实验的两倍,根据这些新结果LUX也大大提高了对低质量WIMP的敏感性,新的结果表明其他人可能检测到低质量WIMPS

暗物质实验可能是背景辐射的结果,而不是暗物质“在过去的几年中已经进行了一些暗物质实验那些强烈支持他们在探测器的最低能量箱中看到事件的想法可能与暗物质的发现一致,“Gaitskell说”使用LUX,我们非常努力地校准其性能在这些最低能量箱中的探测器,我们没有看到任何暗物质粒子的证据“在即将到来的300天运行中,LUX研究人员希望确定地检测暗物质或排除大量参数空间可能会发现“每天我们运行这样的探测器,我们正在探测暗物质的新模型,”Gaitskell说:“这非常重要,因为我们还不太了解宇宙,不知道哪个模型是实际上正确的LUX正在帮助确定“难以捉摸的粒子虽然暗物质尚未被直接检测到,科学家们相当确定它存在而没有它的引力影响,星系和星系团将简单地分散到浩瀚的太空中但由于暗物质不会发射或反射光,并且它与其他形式的物质的相互作用非常罕见,因此很难发现“要想知道它的概率有多小有一个暗物质粒子相互作用,想象一个暗物质粒子射入一块铅,“Gaitskell说 “为了使粒子与铅相互作用的几率达到50%,块体需要延伸约200光年 - 这比距离太阳最接近地球的恒星要长50倍所以这是一个令人难以置信的罕见的相互作用“捕获这些相互作用需要一个非常灵敏的探测器LUX的关键部分是坦克装有光传感器的坦克中的三分之一的过冷氙,每个都能够一次探测到单个光子

氙气,它会产生微小的光线和离子电荷,这两者都被传感器拾取

为了最大限度地减少由于暗物质引起的外来相互作用,探测器必须屏蔽背景辐射和宇宙射线

因此,LUX地下4,850英尺,淹没在71,600加仑纯净的去离子水中但即使在那个孤独的堡垒中,偶尔会发生背景相互作用这是LUX物理学家的工作

从噪声观察交互中逐一观察信号在初始运行期间,LUX以大约每天一次的速率在感兴趣的能量区域内拾取氙闪光通过仔细观察每次相互作用的性质,研究人员可以判断哪些是来自残留的背景辐射,哪些可能是由于暗物质“暗物质将与氙原子核相互作用,而大多数形式的放射性背景倾向于与外部电子相互作用,”Gaitskell解释说这些相互作用产生反弹,无论是原子核还是电子因此,以大约一天的速度,我们看到这些相互作用并测试它们是否与核反冲或电子反冲一致到目前为止我们所有的事件看起来像传统的电磁背景事件“但是当探测器运行更长时间时,暗物质相互作用将被捕获的可能性增加和LUX,G说aitskell,具有捕捉它的灵敏度“LUX是一个巨大的进步在开启它的最初几分钟内,我们超过了25年前我参与的第一个暗物质探测器的灵敏度,”他说“在一些几天,它超过了我曾经做过的所有先前暗物质直接搜索实验的总和的灵敏度这个第一次LUX运行比之前的任何搜索都更敏感,现在让我们完美地为300天的运行跟随“Collaborative”努力LUX科学合作包括美国,英国,葡萄牙和俄罗斯的17所研究型大学和国家实验室

这项工作得到了美国能源部和南达科他州布朗州的支持,18名博士后研究人员,研究生本科生还参与了布朗大学研究员Simon Fiorucci博士,博士后研究员Monica Pangilinan和研究生Jeremy Chapman的工作, David Malling和Carlos Faham自成立以来一直致力于LUX项目Fiorucci现在是该项目的科学协调经理,并且在提供新科学方面发挥了重要作用Chapman和Malling的布朗大学论文包含用于此最新结果的主要分析“我们非常兴奋,我们的论文工作最终导致了这一世界领先的结果,”查普曼说:“布朗政府的支持有助于LUX让实验开始,让我们在实验中保持领先地位“Gaitskell说:”布朗小组对于使这项实验取得成功至关重要“来源:布朗大学图片:Matt Kapust / Sanford地下研究设施

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