由美國(guó)、德國(guó)、意大利、法國(guó)、瑞士、葡萄牙和中國(guó)科學(xué)家組成的國(guó)際液氙合作組最近發(fā)表了暗物質(zhì)探測(cè)最新實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在意大利1400米深的Gran Sasso國(guó)家地下實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的，是目前國(guó)際上最大最靈敏的暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)。上海交通大學(xué)物理系暗物質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)參與了這個(gè)重要的科學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。近年來(lái)，物理和天文學(xué)一系列精密的科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(méi)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(gè)巨大的海洋。我們的地球、太陽(yáng)以至銀河系就完全浸泡在這個(gè)海洋里，以每秒幾百公里的速度在其中漂流。如果一個(gè)暗物質(zhì)粒子流穿過(guò)整個(gè)地球，大概有萬(wàn)億分之一的概率會(huì)碰撞到一個(gè)原子核而改變方向。科學(xué)家們的直接探測(cè)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(cè)器的靈敏度極高，任何細(xì)小的噪音都會(huì)引起混淆，它必須放置在極其安靜、極深的地下。

國(guó)際液氙合作組用160公斤的液氙作為探測(cè)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(yùn)行11天觀測(cè)的結(jié)果，即在觀察到的22個(gè)事件中，沒(méi)有一例發(fā)現(xiàn)是暗物質(zhì)碰撞事件。這個(gè)結(jié)果排除了意大利DAMA實(shí)驗(yàn)的“疑似”信號(hào)為暗物質(zhì)的可能，和美國(guó)另一個(gè)運(yùn)行了多年的CDMS實(shí)驗(yàn)達(dá)到的迄今世界最好的探測(cè)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(yùn)行探測(cè)器，今年稍后發(fā)表的結(jié)果將比現(xiàn)在最好的探測(cè)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(kāi)始就參加了國(guó)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(gè)實(shí)驗(yàn)的可行打下了前期的基礎(chǔ)。上海交大暗物質(zhì)探測(cè)團(tuán)隊(duì)去年正式加入國(guó)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(zhǎng)季向東教授、機(jī)械動(dòng)力學(xué)院巨永林教授在內(nèi)的多名研究人員。該項(xiàng)研究獲得上海交大985二期和上海市科委的經(jīng)費(fèi)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(duì)正在積極推動(dòng)國(guó)內(nèi)的暗物質(zhì)研究。他們?cè)诳萍疾?73和上海交大985科研項(xiàng)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(jí)液氙探測(cè)器。他們將和清華大學(xué)、二灘水電開(kāi)發(fā)公司合作在四川錦屏山2500米極深地下實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。國(guó)際液氙合作組積極準(zhǔn)備在意大利實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行噸級(jí)探測(cè)研究，美國(guó)和日本也在開(kāi)展相似的大型暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，暗物質(zhì)研究的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入最后的沖刺階段。 (記者姜澎)