明尼苏达州矿井中记录到的暗物质信号

低温暗物质搜索的探测器记录了三个事件,这些事件可能代表了弱相互作用大质量粒子的碰撞

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低温暗物质搜索(CDMS)从明尼苏达州一个矿井深处发现了更多暗物质的迹象,该搜索旨在寻找理论上的粒子。

八个硅探测器记录了三个事件,这些事件可能代表了弱相互作用大质量粒子(WIMP)的碰撞。物理学家之前已经发现了WIMP存在的迹象,但它们仍然难以捉摸。CDMS搜索中另外两个可能被探测到的结果,在2010年报道,最终被证实与来自其他非WIMP来源的背景碰撞无法区分。最新的发现可能仍然如此。

这项工作于4月13日在科罗拉多州丹佛举行的美国物理学会会议上报告,并发布在arXiv.org上。“我们不认为这个结果达到了发现的程度,但它确实需要进一步调查,”马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院的CDMS团队成员凯文·麦卡锡说。


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CDMS-II是第二代搜索,在2003年至2008年间运行。早期发现的WIMP嫌疑是在其19个锗探测器中发现的。这项新工作来自其11个硅探测器的子集,硅探测器对低能量粒子的碰撞比锗更敏感。

CDMS-II探测器冷却到仅40毫开尔文的温度,当粒子与它们的晶体之一碰撞时,它们会感知到释放的热量。挑战在于区分可能的WIMP碰撞与来自其他粒子(例如中子)的许多碰撞。

CDMS试图通过尽可能多地屏蔽其探测器并通过精确计算来自其他背景来源的预期碰撞率来解决这个问题。麦卡锡说,这三个可能的WIMP事件是从预期会有0.7个类似背景事件的数据中跳出来的。其中两个发生在同一个探测器中。

他报告的信号的置信度为99.81%,或者用统计语言来说约为三个西格玛。“我们更倾向于WIMP加背景的假设,”他说。

但是,CDMS-II的结果意味着WIMP的质量为8.6千兆电子伏特,远低于物理学家可能预期的水平。该实验的后续版本,SuperCDMS,现在正在苏丹矿中运行,可能还会产生更多的见解。

其他暗物质实验正在用液态氙罐搜索WIMP。其中包括南达科他州霍姆斯特克矿的LUX和意大利格朗萨索的XENON1T。俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学的汤姆·舒特说,它们可能很快有助于缩小WIMP暗物质的可能性。

本文经《自然》杂志《自然》新闻博客许可转载。该文章于2013年4月15日首次发布

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