由美國、德國、意大利、法國、瑞士、葡萄牙和中國科學(xué)家組成的國際液氙合作組最近發(fā)表了暗物質(zhì)探測最新實驗研究結(jié)果。這個實驗是在意大利1400米深的Gran Sasso國家地下實驗室中進(jìn)行的，是目前國際上最大最靈敏的暗物質(zhì)探測實驗。上海交通大學(xué)物理系暗物質(zhì)研究團(tuán)隊參與了這個重要的科學(xué)前沿實驗項目。近年來，物理和天文學(xué)一系列精密的科學(xué)實驗表明，宇宙中有83%的物質(zhì)和我們所熟知的普通物質(zhì)完全不同，沒有電磁相互作用、不發(fā)光，被物理學(xué)家們稱為“暗物質(zhì)”。暗物質(zhì)在普通物質(zhì)周圍形成一個巨大的海洋。我們的地球、太陽以至銀河系就完全浸泡在這個海洋里，以每秒幾百公里的速度在其中漂流。如果一個暗物質(zhì)粒子流穿過整個地球，大概有萬億分之一的概率會碰撞到一個原子核而改變方向?？茖W(xué)家們的直接探測是用守株待兔式的辦法觀察普通物質(zhì)由暗物質(zhì)流碰撞而引起的原子反彈。因探測器的靈敏度極高，任何細(xì)小的噪音都會引起混淆，它必須放置在極其安靜、極深的地下。

　　國際液氙合作組用160公斤的液氙作為探測材料(其中40公斤為有效靶子)，放在攝氏零下100度的冰箱中。最新發(fā)表的數(shù)據(jù)是試運行11天觀測的結(jié)果，即在觀察到的22個事件中，沒有一例發(fā)現(xiàn)是暗物質(zhì)碰撞事件。這個結(jié)果排除了意大利DAMA實驗的“疑似”信號為暗物質(zhì)的可能，和美國另一個運行了多年的CDMS實驗達(dá)到的迄今世界最好的探測結(jié)果靈敏度相當(dāng)。合作組目前已收集了近100天的數(shù)據(jù)并在繼續(xù)運行探測器，今年稍后發(fā)表的結(jié)果將比現(xiàn)在最好的探測結(jié)果精度提高至少10倍。

　　上海交大物理系特別研究員倪凱旋博士從一開始就參加了國際液氙合作組，是該合作組的主要骨干。他在哥倫比亞大學(xué)讀博士期間的研究為這個實驗的可行打下了前期的基礎(chǔ)。上海交大暗物質(zhì)探測團(tuán)隊去年正式加入國際液氙合作組，除倪凱旋外，還包括交大粒子物理宇宙學(xué)研究所所長季向東教授、機(jī)械動力學(xué)院巨永林教授在內(nèi)的多名研究人員。該項研究獲得上海交大985二期和上海市科委的經(jīng)費支持。

　　暗物質(zhì)究竟是什么？是21世紀(jì)科學(xué)上最大的謎團(tuán)之一。上海交通大學(xué)暗物質(zhì)研究團(tuán)隊正在積極推動國內(nèi)的暗物質(zhì)研究。他們在科技部973和上海交大985科研項目支持下，和中科院上海應(yīng)用物理研究所、山東大學(xué)等單位合作探索建造噸量級液氙探測器。他們將和清華大學(xué)、二灘水電開發(fā)公司合作在四川錦屏山2500米極深地下實驗室中進(jìn)行實驗。國際液氙合作組積極準(zhǔn)備在意大利實驗室進(jìn)行噸級探測研究，美國和日本也在開展相似的大型暗物質(zhì)實驗項目，暗物質(zhì)研究的國際競爭進(jìn)入最后的沖刺階段。