如果以前有人说他总有一天会知道宇宙的所有秘密,那时我会笑而不语。事实上,很多探索宇宙秘密的工作我们从很早之前就开始了。早到,1960年在实验室开始进行。几十年以来,关于暗物质的探索我们一直在地下的实验室进行。那里有大型的暗物质探索实验室。并且我们已经在2013年收集到了第一轮的数据,实验数据的分析预计在2016年得出。这样看来,我们离知道宇宙的真相又进了一步。
关键是滤除所有噪声
探测暗物质是极其困难的,之前我们从未做到过。因为我们首先需要一个足够大的探测器,然后是每年只有那么几次的时间进行检测。我们要确保不错过这些机会,那就必须尽可能多的过滤掉其他的噪声。所以才会将实验室设置在地下,一个深度是4850英尺的探测器,目的是减少宇宙射线的干扰。但并不能滤掉所有的噪声,但至少能保证在可接受范围之内。
然后使用超纯疝气进一步过滤系统中的噪音。剩下的便是在一个非常黑暗的环境中等待弱交互重粒子通过它。理论上说,每一个平方厘米都会有亿万个暗物质粒子通过。但在亚原子尺度的话一平方厘米是一个非常大的空间。研究人员只能等待,等待那些暗物质粒子与疝原子相撞。
探测光
疝气原子有一种闪光特性,当原子核被一个快速移动的亚原子粒子集中时,它会发出光子。在电离电子相互作用的情况下,它们还会创造出二次闪烁。初级和次级光的光谱是特定的,如果测量正确,则可以用来区分暗物质相互作用的结果。我们是用光电倍增管(PMT)进行光的测量。事实上这种器件用于各种科学测量设备上,并经常出现在医疗设备和摄影设备上。
实验室中会有122个光电倍增管组成的阵列。一个控制系统,将所有的倍增管分成16组,然后由触发系统处理那些可能会由暗物质造成的触发事件。整个系统使用FPGA进行数据处理分析。
它是如何工作的
在2013年我们获得第一轮的预期数据。但真正的问题是,它是否探测到了暗物质?到目前尚未有证据证明暗物质的存在。但是,那些最敏感的探测器就是为了这一目的而建造的。
实验正在进入第二个回合,在2013年取得数据的基础上进一步配置。这组数据预计在今年公布。下一个检测设备可能使用一个更大的探测器设备,拥有更多的液态疝气,有488个光电倍增管的传感器阵列,以及一些其他的改进。
值得纪念的实验
但第一次听到这种实验,你可能会想起类似的探测中微子的实验。中微子实验具有更高的工种形象,尽管它可能不会像大型强子对撞机那样出名。
接下来的项目会花费10亿美元,致力于建立新的深地下中微子实验,计划在2022个中微子中进行搜索,这有些类似新的空间竞赛。当然,在实验室的建造中会有技术革新,这样会是的人类在进入太空的技术中更进一步。也能引起广泛的公众意识和新的科学发现。
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