科学家提出了一种通过将要开展的深层地下中微子实验(DUNE)探测暗物质的方法
科学家提出了一种通过将要开展的深层地下中微子实验(DUNE)探测暗物质的方法
科罗拉多州立大学的一位研究员提出了一个探测和了解暗物质的潜在方法，他将利用国际深层地下中微子实验（DUNE）在建造中的巨大的粒子探测器。
根据科罗拉多州立大学助理教授约书亚·贝尔热和他在德克萨斯大学奥斯汀分校的合作者在《物理评论快报》上的最新论文，特定类型的粒子与原子核相互作用时可能会产生独特的信号。具体来说，他们在寻找暗物质撞击并摧毁质子时释放的（粒子物理上的）巨大能量。
这种能量释放可以被将在2028年投入运行的大规模、高灵敏度的DUNE探测器观测到。如果他们的方法可以帮助识别这些（暗物质和质子）的相互作用，那这些发现将让我们了解暗物质这种宇宙中还未被发现的组成部分。
贝尔热说暗物质是一种构成宇宙大部分质量和能量的物质。虽然科学家们还无法“看到”这种物质或它（和其他物质）的相互作用，但是因为暗物质的引力效应，科学家们知道它的存在。这种引力对星系的形成、结构和演化起着重要作用。贝尔热说，希望通过他的理论， DUNE 的探测器能够捕捉到之前捕捉不到的暗物质存在的证据。
“我们对宇宙所有的了解都表明宇宙中大约 85% 的物质是暗物质。然而，因为没有光线从它身上反弹，你无法‘看到’它。而且没有一种已知的粒子可以构成这种物质——没有什么是足够‘暗’的，”贝尔热说，“我们想知道是什么让这种暗物质与构成你、我和我们所能看到的宇宙万物的物质有所不同。我们研究的是如何更进一步了解宇宙的基本构成物质”。
虽然贝尔热的研究方向是暗物质，DUNE实验可以帮助回答许多其他重要的宇宙学问题。
DUNE项目由美国能源部费米实验室负责运行。它的主要目标是解开无处不在的中微子的谜团。在实验装置建成后，它将跟踪从伊利诺伊州射出的中微子穿过地球、到达约 800 英里（约1300公里）外的南达科他州地下探测装置的过程。
中微子的路径示意图。
图片来源：费米实验室、深层地下中微子实验
了解和跟踪这些无害粒子通过物质从一点到另一点的过程将帮助于科学家实现阿尔伯特·爱因斯坦统一力场的梦想、观察被从爆炸的恒星中发射出的中微子，或者更好地了解恒星或黑洞的形成。
DUNE 合作组织包括来自 36 个国家 200 多个机构的 1400 多名科学家和工程师。它的组件的批量生产已经开始，两个探测器的基础技术测试也正在进行中。