应该采用什么样的方式来探测暗物质

Question

如题所述

Answer 1

探测暗物质的方法：
一、直接探测
探测WIMP。WIMP偶尔会与原子核发生碰撞，导致原子核散射并与周围的原子核发生碰撞。科学家可以通过探测这些相互作用释放的热量和闪光来探测暗物质。为了排除宇宙射线的背景噪声，直接探测实验通常设置在地底深处的实验室，如美国的Soudan mine和DUSE、加拿大的SNOLAB地下实验室、意大利的大萨索国家实验室以及英国的Boulby mine。
2011年，大部分实验使用低温探测器或惰性液体探测器。低温探测器在低于100mK的环境下探测粒子撞击锗等晶体接收器产生的热量，而惰性液体探测器则用于探测液态氙或液态氩中粒子碰撞产生的闪烁。这两种探测技术都能够从其他粒子与电子对撞的噪声中辨识出暗物质与核子的碰撞。其他种类的探测器实验有SIMPLE和PICASSO。
方向性的暗物质探测方式利用太阳系绕行银河系的运动。通过低压TPC，可以得知反弹路径的信息，并借此了解WIMP与原子核的作用。从太阳行进方向入射的WIMP信号可以从各向同性的背景噪声中分离出来。这类的探测实验包括有DMTPC、DRIFT、Newage和MIMAC。
2009年12月17日，CDMS的研究团队发表了两个可能的WIMP事件。他们估计这两起事件来自已知背景信号的可能性是23%，并作出了这样的结论：“这个分析结果无法被视作WIMP的有力证据，但我们不能排除这两起事件来自WIMP的可能性。”
2011年5月，CoGeNT实验公布先前15个月的探测结果，显示粒子的碰撞率呈现周期性变化，夏天较高而冬天较低，这可以看作是暗物质存在的证据之一。这个结果支持已经进行了13年的意大利的DAMA/LIBRA暗物质探测实验。CoGeNT的实验结果显示，探测到的WIMP的质量是中子质量的5到10倍，这与某些其他的实验结果不符，但是其他实验对低能暗物质的探测精度没有CoGeNT高。
二、间接探测
暗物质的间接探测主要是观测其两两湮灭时所产生的信号。 由于其湮灭所产生的粒子与其暗物质的模型有关，有许多种类的实验被提出。 假使暗物质是马约拉那粒子，则两个暗物质对撞会湮灭产生伽马射线或正负粒子对。如此可能会在星系晕生成大量伽马射线、反质子和正电子。然而在完全了解其他来源的背景噪声以前，这类的探测不足以当作暗物质的决定性证据。
EGRET伽马射线望远镜过去观测到了超出预期量的伽马射线，但科学家认为这多半是来自系统中的效应。自2008年6月11日开始启动的费米伽马射线太空望远镜则正在搜寻暗物质湮灭产生伽马射线的事件。在较高能量区间，地上的MAGIC伽马射线望远镜已经对矮椭球星系以及星系团中的暗物质给予了某些限制。