中微子、暗物质和γ射线位居欧洲物理学家未来十年探测太空高能粒子愿望清单的前列。这些优先事项被列在2017-2026年的路线图中，该路线图由来自14个欧洲国家的资助机构小组于上个月在网上发布，并将在1月份正式公布。
二十年前，天体粒子物理学领域几乎不存在。但是，粒子物理学的一些重大发现——包括在2002年和2015年获得诺贝尔奖的中微子研究——现在来自于以太空为重点的探测器，而不是通过更传统的原子撞击器进行。意大利帕多瓦大学的物理学家安东尼奥·马西耶罗说，这个领域将物理学的最大尺度和最小尺度联系在一起，从宇宙的膨胀到奇异的核衰变：“天体粒子物理学的魅力在于它没有界限。”
该路线图是天体粒子物理学欧洲联盟（APPEC）进行的第二次此类工作，该联盟旨在协调这个快速发展领域的资助计划。（欧洲核子研究中心 - 位于瑞士日内瓦附近的欧洲物理实验室，欧洲南方天文台和欧洲航天局分别负责该大陆的粒子物理，天文和太空设施。）APPEC要求整个社区提供意见，并在2016年4月在巴黎举行了一次公开的“城镇会议”，然后由马西耶罗主持的专家小组编制了最终文件。
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基础设施理想
由此产生的战略涵盖了从大型天文台到桌面实验的所有内容。在较小的规模上，它敦促资助机构对创新提案持开放态度。但是，当涉及到最大的设施时，马西耶罗说，该战略是“资源意识”，即只关注少数几个项目，并且只需要比目前的资助水平略有增加。阿姆斯特丹荷兰国家亚原子物理研究所的粒子物理学家，前APPEC主席弗兰克·林德同意说，这不是一份“圣诞老人清单”。
APPEC认可的大型项目包括立方千米中微子望远镜（KM3NeT），这是一个由荷兰、法国和意大利合作建造的深海光传感器双阵列。其中一个站点位于法国土伦海岸附近，旨在探测宇宙射线撞击大气层产生的相对低能量的中微子，而另一个站点位于意大利西西里岛南端附近，旨在捕捉来自外层空间的高能量中微子的信号，这些中微子在穿过地球后到达这里。研究人员希望弄清楚这些粒子来自哪里。
意大利热那亚大学的物理学家，发言人毛罗·泰尤蒂说，到目前为止，KM3NeT已收到建造全尺寸探测器所需约1.5亿欧元（1.77亿美元）资金的三分之一。APPEC的批准印章可以帮助它赢得其余的资金。
另一个获得支持的主要基础设施是切伦科夫阵列望远镜，这是一个耗资3亿欧元的γ射线天文台，将分别建在西班牙的拉帕尔马岛和智利的阿塔卡马沙漠的帕拉纳尔。两个光学望远镜阵列将寻找高能光子与空气分子碰撞时在大气中产生的蓝光闪光，从而在天空中形成次级粒子的级联。
在APPEC也涵盖的新兴引力波天文学领域，首要任务是爱因斯坦望远镜（ET），这是一种下一代三重干涉仪，其光束将沿着等边三角形的三条10公里长的臂运行，而不是当前探测器使用的两条垂直臂。宾夕法尼亚州立大学帕克大学的物理学家B.S.萨蒂亚普拉卡什说，拟议的ET将像正在建设中的日本干涉仪KAGRA一样，建在地下，以保护其免受从脚步到落叶的振动的影响，他帮助设计了该干涉仪。
暗物质冲刺
APPEC还希望欧洲加倍努力，发现暗物质，呼吁大幅扩大使用液氩和氙气罐的实验，以寻找这些神秘粒子与普通物质原子之间碰撞的痕迹。目前最大的此类探测器包含超过三吨的惰性气体，但根据路线图，它们需要大十倍。
这些搜索押注于暗物质由弱相互作用的大质量粒子或WIMP组成。一些物理学家呼吁对暗物质的“替代”搜索进行更多投资，例如，寻找被称为轴子的粒子。伊利诺伊州芝加哥大学的物理学家胡安·科拉尔说，该路线图是一份“平淡无奇的文件，显然是为了不引起任何人的不满而编撰的”。“如果欧洲项目经理严格按照这份路线图执行，他们将使暗物质领域变成一个思想的沙漠。”
但是，内华达州拉斯维加斯大学的天体物理学家马里奥·利维奥也呼吁扩大对暗物质的搜索范围，他反驳说，集中精力研究WIMP将使欧洲“能够建立在现有的经验和设施之上”。总的来说，该路线图是“非常合理的”，他补充说。“如果按照设想执行该计划，它将解决天体粒子物理学中一些最令人兴奋的问题。”
本文经许可转载，并于2017年11月16日首次发表。