中國科學(xué)家：我們已接近發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的邊緣

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

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

　　“暗物質(zhì)”被科學(xué)家比作“籠罩在21世紀(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前人類可以看到的物質(zhì)，通常所觀測到的普通物質(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題。

　　“與百年之前相對(duì)論和量子力學(xué)即將誕生時(shí)類似，現(xiàn)在人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)又一次處在了十字路口。毫不夸張說，找到并研究暗物質(zhì)，將是繼哥白尼日心說、牛頓萬有引力定律、愛因斯坦相對(duì)論以及量子力學(xué)之后，人們認(rèn)識(shí)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。

　　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(yàn)室中進(jìn)行探測，這樣便可減少地球上無處不在的宇宙線干擾。

　　本世紀(jì)以來，國際上相繼開展了20多個(gè)暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)，利用各種技術(shù)來尋找暗物質(zhì)。特別是近年來，競爭更為激烈。來自意大利、美國、德國的實(shí)驗(yàn)組先后宣稱發(fā)現(xiàn)了疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)的信號(hào)，這些信號(hào)引起了科學(xué)界和公眾的強(qiáng)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(yàn)室。中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)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(yàn)室。2010年啟用后，有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)駐，分別是清華大學(xué)主導(dǎo)的CDEX實(shí)驗(yàn)和上海交通大學(xué)主導(dǎo)的PandaX實(shí)驗(yàn)。

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

　　過去五年，中國在暗物質(zhì)方面的研究進(jìn)展迅速。2014年，CDEX實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步縮小了暗物質(zhì)可能存在的區(qū)域。PandaX實(shí)驗(yàn)組也于同年公布了一期實(shí)驗(yàn)獲得的首批數(shù)據(jù)，對(duì)以往國際上所有發(fā)現(xiàn)的疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)信號(hào)提出了質(zhì)疑。

　　談到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果，來自美國珀杜大學(xué)的物理學(xué)家拉斐爾·朗認(rèn)為，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yàn)室正進(jìn)行二期擴(kuò)建，屆時(shí)實(shí)驗(yàn)室總?cè)莘e將從目前的4000立方米擴(kuò)容到約30萬立方米，可容納更多的實(shí)驗(yàn)組。

　　PandaX實(shí)驗(yàn)的規(guī)模也在擴(kuò)大，“半噸級(jí)”實(shí)驗(yàn)將是世界上同類實(shí)驗(yàn)的最大規(guī)模，靈敏度也比現(xiàn)有裝置放大近20倍，并有望進(jìn)入重質(zhì)量暗物質(zhì)信號(hào)區(qū)進(jìn)行搜索。

　　中國“千人計(jì)劃”專家、上海交通大學(xué)鴻文講席教授季向東表示，隨著實(shí)驗(yàn)探測靈敏度的提升，中國人有望率先找到理論預(yù)言的一類暗物質(zhì)粒子，“我們已接近發(fā)現(xiàn)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。暗物質(zhì)探尋的競爭愈發(fā)激烈，人類認(rèn)識(shí)暗物質(zhì)的旅途或?qū)⒂瓉碜詈笠欢握鞒獭?/p>