宇宙起源或破解 科學家千米地下尋找暗物質

這張照片拍攝於2012年7月31日，由斯坦福實驗室提供。展示的是工作人員正在LUX實驗設施的頂部開展工作。如果一切順利的話，該項實驗獲得的結果或將幫助解答長期以來困擾人們的有關宇宙及其起源的謎團


11月23日消息，據國外媒體報道，科學家們正計劃在美國南達科他州一座廢棄的金礦內開展暗物質的探測。近期他們表示這項構思精妙的實驗項目已經接近准備就緒，預計明年2月份便可以開始投入觀測工作。

這項被認為是全世界迄今靈敏度最高的暗物質探測實驗被安排在距離地表下方將近1英裡的深處，位於一個灌滿7萬加侖(約合264立方米)水的水池之中。這樣做是為了最大限度的將可能造成乾擾的宇宙射線粒子屏蔽在外，從而提昇對潛在暗物質粒子的探測靈敏度。科學家們周一表示，如果一切順利的話，該項實驗獲得的結果或將幫助解答長期以來困擾人們的有關宇宙及其起源的謎團。

哈利·尼爾森(Harry Nelson)是美國加州大學生芭芭拉分校的一位物理學教授，同時也是這項被稱作“大型地下氙實驗”(LUX)的項目的首席科學家。他說：“我們可能會有令人興奮的發現。我們所在的這一領域的一項殘酷現實便是做什麼都很貴，因此我們只能選擇做那些我們認為是最為重要的實驗。”

此次進行的這項實驗同樣不便宜，其耗資高達1000萬美元。但是就和今年早些時候在瑞士的科學家們發現有“上帝粒子”之稱的希格斯玻色子一樣，發現暗物質粒子的消息同樣將會震動整個科學界。

由於它們具有引力效應，科學家們得以知道暗物質的存在。然而和傳統意義上的物質或反物質不同，到目前為止人們還未能實際探測到它們。整個宇宙中常規物質大約僅佔到4%左右，暗物質則佔了宇宙組成的大約25%。宇宙中剩餘的大部分空缺由暗能量填充，這是另外一個巨大的謎團。

在南達科他州開展的這項研究工作可以追溯到2003年，當時科學家們在這裡的Homestake金礦開展的實驗取得了很好的成果。科學家們隨後提出了需求，終於在今年7月份，在多年的經費籌措和謀劃之後，LUX探測器被送進了這裡的“斯坦福地下研究設施”，這一研究站位於地下4850英尺(約合1478米)深處。這裡是一個廢棄的礦井，1876年淘金熱時這裡曾經是礦工們通行的巷道。工作人員們花費兩天時間纔將這座電話亭般大小的探測器安放到位。在這裡，探測器被進一步和宇宙射線隔絕開來。它被置入一個大型超潔淨水池之中。

傑裡米·莫克(Jeremy Mock)是加州大學戴維斯分校的一名研究生，他已經在LUX實驗項目上工作超過5年時間。他說：“建設的階段已經接近尾聲，現在開始進入調試階段，這就意味著我們開始在地下對系統進行操作了。”

這個地下儲水池尺寸巨大，高20英尺(約合6.1米)，直徑25英尺(約合7.6米)。將精密的探測器緩緩的降至水池底部的過程花費了整整兩個月的時間。科學家們目前正在努力完成最後的管路鋪設工作，以便讓探測器中的氙保持盡可能高的純度。在探測器內部充滿了液態的和氣態的氙，這些氙會被不斷地進行循環，並通過一臺淨化器進行淨化，非常像病人進行血液透析治療的過程。科學家們這樣做是為了盡最大可能消除氙中的雜質以便提昇探測精度。

尼爾森介紹說，去除水和氙中的雜質可以幫助排除可能造成假警報的乾擾信號源。從而提昇對暗物質探測的靈敏度。他將這一實驗比作夏洛克·福爾摩斯的破案方法——排除已知，尋求未知。他說：“一旦開始取得數據，我們還將需要一到兩個月的時間纔能將探測器的精度提昇至‘最靈敏’級別。”在那之後，科學家們期盼著能開始看到一些他們最希望看到的東西：某些未知的東西。