中國科學家：我們已接近發(fā)現(xiàn)暗物質的邊緣

　　全世界最深的暗物質探測實驗室、中國錦屏地下實驗室二期擴建進展順利;中國“天眼”、世界最大單口徑球面射電望遠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“暗物質粒子探測衛(wèi)星”將于年底在酒泉擇機發(fā)射……

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

　　“暗物質”被科學家比作“籠罩在21世紀物理學天空中的烏云”，是目前國際科研的最前沿領域之一。迄今的研究和分析表明，暗物質在宇宙中所占的份額遠遠超過目前人類可以看到的物質，通常所觀測到的普通物質只占宇宙質量的5%。暗物質涉及宇宙產生和演化的一些最基本問題。

　　“與百年之前相對論和量子力學即將誕生時類似，現(xiàn)在人類對物質世界的認識又一次處在了十字路口。毫不夸張說，找到并研究暗物質，將是繼哥白尼日心說、牛頓萬有引力定律、愛因斯坦相對論以及量子力學之后，人們認識宇宙的又一次重大飛躍。”清華大學工程物理系副教授岳騫說。

　　除了“上天”，國際上暗物質探測更多的是“入地”，即在地下的極深實驗室中進行探測，這樣便可減少地球上無處不在的宇宙線干擾。

　　本世紀以來，國際上相繼開展了20多個暗物質探測實驗，利用各種技術來尋找暗物質。特別是近年來，競爭更為激烈。來自意大利、美國、德國的實驗組先后宣稱發(fā)現(xiàn)了疑似輕質量暗物質的信號，這些信號引起了科學界和公眾的強烈興趣。

　　以往中國科學家要想進行暗物質研究，只能借用國外的地下實驗室。中國錦屏地下實驗室頂部覆蓋2.4公里的巖石，為目前全球最深的暗物質探測實驗室。2010年啟用后，有兩個實驗組進駐，分別是清華大學主導的CDEX實驗和上海交通大學主導的PandaX實驗。

　　清華大學常務副校長、中國錦屏地下實驗室主任程建平教授表示，從過去幾十年國際地下實驗室的發(fā)展進程可以看出，地下實驗室特別是極深地下實驗室的建設和發(fā)展可以為一個國家提供綜合性的重大基礎科學研究平臺，是一個國家關鍵性的重大基礎科學研究設施。

　　過去五年，中國在暗物質方面的研究進展迅速。2014年，CDEX實驗組得到了目前點電極高純鍺探測器在國際上最靈敏的實驗結果，進一步縮小了暗物質可能存在的區(qū)域。PandaX實驗組也于同年公布了一期實驗獲得的首批數(shù)據(jù)，對以往國際上所有發(fā)現(xiàn)的疑似輕質量暗物質信號提出了質疑。

　　談到這兩個實驗組的結果，來自美國珀杜大學的物理學家拉斐爾·朗認為，兩個實驗組最近發(fā)表的成果，真正使得中國暗物質搜尋努力“走到了國際社會的最前沿”。

　　目前，錦屏地下實驗室正進行二期擴建，屆時實驗室總容積將從目前的4000立方米擴容到約30萬立方米，可容納更多的實驗組。

　　PandaX實驗的規(guī)模也在擴大，“半噸級”實驗將是世界上同類實驗的最大規(guī)模，靈敏度也比現(xiàn)有裝置放大近20倍，并有望進入重質量暗物質信號區(qū)進行搜索。

　　中國“千人計劃”專家、上海交通大學鴻文講席教授季向東表示，隨著實驗探測靈敏度的提升，中國人有望率先找到理論預言的一類暗物質粒子，“我們已接近發(fā)現(xiàn)暗物質的邊緣”。

　　各國科學家都在摩拳擦掌，等待這一興奮時刻的到來。暗物質探尋的競爭愈發(fā)激烈，人類認識暗物質的旅途或將迎來最后一段征程。