中国加入暗物质混战 地底2500米探索暗物质(组图)

　　如果熊猫X或者他们的竞争对手，美国的LUX项目或者意大利的Xenon项目发现了可靠的可重复结果，那么对于基础物理学的意义将是非常重大的，它将解决许多天体物理学和宇宙哲学领域的谜题。

　　PandaX计划的负责人、上海交通大学物理系教授季向东曾介绍，PandaX计划将通过液氙在地下探测暗物质粒子。按照计划，设备最晚将在 2016年升级到1吨液氙的量级。《自然》杂志说，这意味着该实验将会比其他的暗物质研究进展更快。“我们想要证明世界一流的暗物质研究在中国是可能的。”季向东教授表示。

　　据悉，运用同样方法进行探测的意大利XENON100试验，原本被认为最有希望出成果，却在2012年宣布没能找到暗物质，甚至一度怀疑暗物质的存在。但该实验室2013年初宣布，将提前把液氙的量级提升到1吨的量级，使实验的精度提升100倍。据上海交通大学物理系的天体物理学家王斌教授介绍： “这就像用网捕鱼，用一张大网能够捕捉到更多的粒子，这样发现暗物质的几率也许会更高。”

　　季向东教授说，PandaX计划希望能够超过XENON100的灵敏度，由此设备一直处于不断完善之中。他说，“我们也欢迎国际机构加入一起从事研究，共同提高技术。”

　　西方国家的暗物质研究人员为这项计划的目标感到兴奋，但有些人却质疑这将导致重复工作。“将我们的经费花在不同的直接检测实验上并不值得。”美国加利福尼亚州SLAC国家加速器实验室的天体物理学家Stefan Funk说。他承认他的观点较为偏颇――他通过在空中寻找可能的γ射线信号来间接探测暗物质。

　　PandaX位于四川省锦屏山。图为移走碎石的输送带。

　　多个液氙实验的出现反映了暗物质探测研究中的混战，以及各国争相解决物理学前沿问题的野心。PandaX项目是在中国国家自然科学基金委员会和科技部资助相关研究团队时产生的。该团队在经过2年的建设后，于2011年在锦屏山的地下设立了一个小型实验室。

　　通过联合一些包括美国的高校在内的大学，中国在PandaX项目上拨款1500万美元，然而该研究团队仍希望有更多的国际合作伙伴。去年1 月，PandaX向尚未与中国的基金会达成任何协议的美国能源部(DOE)申请合作，但遭到拒绝。而DOE正在资助XENON合作之外的一个研究团队：在南达科他州的霍姆斯特克金矿进行的大型地下氙(LUX)实验。

　　霍姆斯特克曾是一个大型地下实验室的候选场所。但是该实验室的资助者，美国国家科学基金会(NSF)于2010年放弃该想法，使DOE独自负责该实验室，并承担为防止矿山发生山洪而进行持续维护的全部花费。

　　芝加哥大学的物理学家Juan Collar称，LUX可能是所有氙实验中最脆弱的一个。他正在进行一些小型实验来探测更轻的WIMPs。“目前的资助情况很不好。”他说。DOE已宣称计划将于10月减少资助大型暗物质实验室的数量，LUX首当其冲。XENON100是通过NSF获得资助的，因此将会在这个筛选过程中幸存。

　　LUX发言人、罗德岛布朗大学的物理学家Rick Gaitskell称，美国需要自己的地下实验室来保持在暗物质研究领域的位置。他问道：“为什么我们要放弃领先地位而将所有的实验都移到海外呢?”

　　PandaX很可能成为世界上最好的地下实验室，季向东称，合作是大势所趋。国际组织不可能同时资助两个以上的使用大型探测器的氙实验，他说，美国需要抉择放弃一些实验。同时，很多团队共同来促进该技术的想法并不坏。“这将有助于建立最终的暗物质实验。”