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    暗物質(zhì)的直接探測方法

    2016/11/11 14:55:58

    觀測手段

    1、引力透鏡法

    2、旋渦星系的旋轉(zhuǎn)曲線

    3、星系中的恒星或星系團(tuán)中的星系的速度彌散

    4、星系團(tuán)(及橢圓星系)的X射線氣體的流體靜力學(xué)平衡方法

    5、星系團(tuán)的蘇尼亞耶夫-澤爾多維奇效

    直接探測

    間接探測WIMP。WIMP偶爾會撞上一個原子核。這一碰撞會散射原子核,進(jìn)而使之和周圍的原子核發(fā)生碰撞。由此科學(xué)家可以探測到這些相互作用所釋放出的熱量和閃光。對于暗物質(zhì)的直接探測實(shí)驗(yàn)一般都這設(shè)置于地底深處,以排除宇宙射線的背景噪聲。這類的實(shí)驗(yàn)室包括美國的Soudan mine和DUSE、加拿大的SNOLAB地下實(shí)驗(yàn)室、意大利的大薩索國家實(shí)驗(yàn)室(Gran Sasso National Laboratory)以及英國的Boulby mine。

    2011年,大部分的實(shí)驗(yàn)使用低溫探測器或惰性液體探測器。低溫探測器是在低于100mK的環(huán)境下探射粒子撞擊鍺這類的晶體接收器所產(chǎn)生的熱。惰性液體探測器則是探測液態(tài)氙或液態(tài)氬中粒子碰撞產(chǎn)生的閃爍。低溫探測實(shí)驗(yàn)包括了CDMS、CRESST、EDEDWEISS及EURECA。惰性液體探測實(shí)驗(yàn)包含了ZEPLIN、XENON、DEAP、ArDM、WARP和LUX。這兩種探測技術(shù)都能夠從其他粒子與電子對撞的噪聲中辨識出暗物質(zhì)與核子的碰撞。其他種類的探測器實(shí)驗(yàn)有SIMPLE和PICASSO。

    方向性的暗物質(zhì)探測方式是運(yùn)用太陽系繞行銀河系的運(yùn)動。利用低壓TPC,我們可以得知反彈路徑的資訊,并借此去了解WIMP與原子核的作用。從太陽行進(jìn)方向入射的WIMP訊號可以從各向同性的背景噪聲中分離出來。這類的探測實(shí)驗(yàn)包括有DMTPC、DRIFT、Newage和MIMAC。

    2009年12月17日,CDMS的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了兩個可能的WIMP事件。他們估計(jì)這兩起事件來自已知背景訊號(中子、錯認(rèn)的β射線或是伽馬射線)的可能性是23%,并作出了這樣的結(jié)論:“這個分析結(jié)果無法被視作WIMP的有力證據(jù),但我們不能排除這兩起事件來自WIMP的可能性!

    2011年5月,CoGeNT實(shí)驗(yàn)公布先前15個月的探測結(jié)果,顯示粒子的碰撞率呈現(xiàn)周期性變化,夏天較高而冬天比較低,這可以看作是暗物質(zhì)存在的證據(jù)之一。這個結(jié)果支持已經(jīng)進(jìn)行了13年的意大利的DAMA/LIBRA暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)。CoGeNT的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,探測到的WIMP的質(zhì)量是中子質(zhì)量的5到10倍,這與某些其他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符,但是其他實(shí)驗(yàn)對低能暗物質(zhì)的探測精度沒有CoGeNT高。

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