新华社记者:什么是暗物质?为什么科学家选择从深处仰望星空?

小夏 科学 更新 2024-01-28

新华社成都12月7日电(记者 邢拓 薛晨)12月7日,清华大学、上海交通大学等10个实验项目组正式落户中国锦屏地下实验室,开展暗物质探测等一系列科学实验。 什么是暗物质?为什么科学家选择在深地下进行研究?

仰望浩瀚宇宙,俯视繁华之多“,在浩瀚的宇宙中,小到一粒尘埃,大到山河湖海,太阳、月亮、星星,都是看得见的物质。 但是,世界真的只由可见和可观测的物质组成吗?

本世纪,瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)通过大量的天文观测和推导,首次提出了基于某些星系运动异常的暗物质猜想。 “暗物质是指人眼看不见摸不着,天文望远镜和电磁手段无法捕捉到的物质。 暗物质既有“穿墙”也有“隐身”。 上海交通大学教授、熊猫实验发言人刘江说。 暗物质对大多数人来说可能听起来很陌生,但科学家推测,可见物质只占整个宇宙质量的5%左右,剩下的95%左右是暗物质和暗能量。

中国锦屏地下实验室展出的科普资料。 新华社记者徐炳杰摄。

暗物质和暗能量被科学家比作“21世纪悬在物理学天空上的两朵乌云”,很难用现有的理论来解释。 “我们仍然对95%的宇宙感到茫然,这种好奇心驱使我们去了解未知和世界。 清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验负责人岳倩表示,暗物质研究是一项突破当前认知边界、开拓人类视野的新研究。

然而,直接探测暗物质是非常困难的。 暗物质与普通物质相互作用的概率极低,一个生动的例子可以说明这一点:通过实际计算,每秒大约有10亿个暗物质粒子撞击我们的身体,但其中大部分都是“通过”的,而暗物质粒子与我们体内原子碰撞的次数非常罕见, 大约每年一次。此外,宇宙射线的无处不在会极大地干扰探测,使本已困难的探测更加困难。

一个阻挡宇宙射线、实验环境和设备低辐射背景的“纯”实验室成为探测暗物质的必要条件。

锦屏地下实验室位于四川省凉山彝族自治州锦屏山地下2400米处,总容积33万立方米,实验室宇宙射线通量仅为地表的1/1亿。

2024年,锦屏地下实验室一期建成投产,清华大学CDEX实验组、上海交通大学PANDAX实验组率先入驻开展暗物质直接探测实验。 自一期投产以来,锦屏地下实验室在暗物质探测、核天体物理等领域取得了多项世界领先的科研成果。

清华大学CDEX实验组的研究人员在中国锦屏地下实验室进行了相关实验。 新华社.

经过10多年的努力,我国暗物质研究从无到有,从“跟跑”到“跑”再到逐步“领跑”,走在了世界前列。 接下来,我们将与外国科学家一起,挑战人类面临的同一个科学问题——在寻找暗物质的道路上,看谁能先找到暗物质。 岳倩说。

暗物质研究对人类社会的意义是什么?我们的生活会因此而改变吗?“100多年前,我们探测到电磁波,但我们从未想过它们会与我们的生活息息相关,现在我们都有了手机,我们完全离不开无线电的具体应用。 岳谦认为,暗物质也是一样,首先要找到暗物质,然后对它进行深入研究,最后自然而然地想到如何利用它来造福社会。

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