韩国要在1000米的老井下干什么?

作者: 李木子

来源: 中国科学报

发布日期: 2024-06-11 08:31:00

韩国在地下1000米的Yemilab设施中进行的COSINE-100实验,旨在通过改进的探测器和更高纯度的碘化钠晶体,解决关于暗物质的长期争论,并寻找低质量暗物质。

暗物质研究困扰了物理学家20多年。意大利格兰萨索国家实验室(LNGS)的DAMA/LIBRA实验一直在记录探测器中每年的闪光波动,这似乎是暗物质存在的迹象,但没有能够明确复制这些发现。Yemilab建在地下约1000米的一个老矿井里。据《自然》报道,如今在韩国旌善郡的山下,研究人员正在扩大一项实验的规模,最终希望平息关于暗物质的争论。

今年6月,他们将在一个名为Yemilab的全新设施中安装改进的探测器。韩国大田基础科学研究所物理学家Hyun Su Lee说,如果一切按计划进行,升级后的COSINE-100实验将于8月开始运行。

暗物质被认为占宇宙质量的85%,但只有DAMA/LIBRA实验声称看到了它的真实情况。一些研究团队尝试在探测器中使用类似方法和材料重现DAMA/LIBRA实验的结果,其中包括COSINE-100实验。

自2016年以来,COSINE-100实验一直在Yemilab的前身——韩国襄阳地下实验室(Y2L)运行,但没有产生一个与原始实验相匹配的结果。这引发人们的疑问,即信号每年的波动是否由其他原因造成,例如探测器本身或分析方法错误。COSINE-100实验使用了与DAMA/LIBRA实验相同类型的碘化钠晶体。

Lee说,升级后的实验使用的晶体与早期COSINE-100实验相同,但具有一些增强功能以提高灵敏度。该团队还为下一阶段的COSINE-200实验开发了一组碘化钠晶体,其放射性纯度比DAMA/LIBRA实验的更高。作为COSINE-100联合负责人,Lee希望在更短时间内产生足够数据,从而就实验结果得出更可靠的结论,并寻找低质量暗物质。

COSINE-100实验将被安置在3000平方米的Yemilab中。这座耗资310亿韩元(约2300万美元)的设施位于地下约1000米处,深度和体积都超过了Y2L。Yemilab还提供了更好的屏蔽环境,用于探测除暗物质外的难以捉摸的粒子,如中微子。LNGS实验粒子物理学家Nicola Rossi说,无论暗物质和中微子这两个实验成功与否,都将引发对更多问题的思考。

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