在這張照片的中心可以看到圓柱形“時間投影室”的底部。這個中心腔室內部點綴著120個金色的“眼睛”，它們能接收由亞原子粒子（中子）引起的相互作用所發(fā)出的光

　　新浪科技訊 北京時間10月18日消息，據(jù)國外媒體報道，XENONnT暗物質實驗是一個位于地表以下1400米的巨大實驗室，利用多達數(shù)噸的液態(tài)氙和一系列精密的實驗儀器來搜尋神秘的暗物質。

　　瑞士蘇黎世大學的高級研究員米歇爾·加洛韋正是這項實驗計劃的參與者。她通常開車去上班，途中會經(jīng)過一條隧道，然后進入一座山的內部。在實驗設施的入口處，警衛(wèi)會問她要一個秘密密碼，“然后，這扇巖石中的大門就打開了，就像詹姆斯·邦德電影里的場景，這超級酷”。

　　大門的后面是意大利的格蘭薩索國家實驗室。這是世界上最大的地下實驗室，位于地表以下1400米深處。在亞平寧山脈的巖石中，人們建造了如同洞穴般的大廳，里面的一臺先進機器或許將改變我們對整個宇宙的理解。

　　通過XENONnT實驗，加洛韋和她的同事們希望達成一個目標：確定暗物質究竟是由什么組成的。暗物質是指不與電磁力發(fā)生作用的物質，即不會吸收、反射或發(fā)出光?？茖W家推測，暗物質約占宇宙總質量的85%；它們能彎曲光線，將星系維系在一起，防止其彼此分離——物理學家正是從諸如此類的引力效應得知，宇宙中存在著大量暗物質。

　　其余15%的宇宙質量——從無數(shù)的恒星、行星到組成人體的細胞——都可以被納入標準模型，科學家通過這一理論描述了所有已知的基本物質粒子。

　　暗物質給科學家們提出了一個難題，因為它不符合標準模型。一個被稱為超對稱理論的觀點認為，宇宙中存在著許多難以探測的粒子與我們已知的粒子相互作用?！叭绻覀兡馨l(fā)現(xiàn)支持超對稱性的一些證據(jù)，那就將為我們提供擴展標準模型的方法，”加洛韋解釋道。

　　一位工人小心翼翼地在外部探測室的地板上踱步，他穿著特殊的實驗服，可以避免污染設備。主探測器位于上方白布后面。操作時，整個空間都充滿了水

　　加洛韋等研究者希望借助8.6噸液態(tài)氙來揭開暗物質粒子之謎。氙是一種惰性氣體，有時被用作全身麻醉劑。加洛韋指出，這種氣體極其罕見，所以價格十分昂貴。該團隊上一次購買時，其價格大約是每升12歐元。按這個價格計算，8.6噸液態(tài)氙將花費1700萬歐元左右。不過，這些液態(tài)氙是分批夠買的，而且可以回收利用。

　　大約有5噸保持在零下100攝氏度的液態(tài)氙會被泵入探測器的時間投影室（time projection chamber，簡稱TPC），這是探測器三個腔室中最小的一個，最近剛剛進行了大規(guī)模升級。時間投影室可以利用粒子徑跡產生電離電子的漂移時間和漂移方向的投影位置，確定徑跡的三維坐標。在XENONnT實驗中，時間投影室被設計用來接收穿越地球的暗物質粒子的微弱信號。研究小組希望探測到的一種理論候選粒子是“大質量弱相互作用粒子”，簡稱WIMP。加洛韋表示，XENONnT應該可以有效地捕捉穿越宇宙的“大質量弱相互作用粒子風”。

　　如果它按計劃工作，WIMP將進入圓柱形的時間投影室，撞擊氙原子的原子核，導致少量的光逃逸。在這個“核反沖”事件中，一些電子也會從氙中釋放出來；它們會到達時間投影室的頂部，在與一層氙氣體相互作用時發(fā)射出更多的光信號。

　　問題是，盡管實驗中使用的光探測器可以探測到所有的物理相互作用，包括背景放射性，但這并不是暗物質存在的證據(jù)。不過，通過精確定位發(fā)光事件的位置，研究小組可以精確繪制出它們發(fā)生的位置。如果適當能量水平上的多種相互作用就發(fā)生在時間投影室的中心，即液態(tài)氙的中間，那研究人員就可以確定這些信號是由弱相互作用粒子引起的。

　　在這樣的實驗中，消除噪聲信號是科學家面臨的最大挑戰(zhàn)之一。氙必須不斷凈化，以便從探測器的材料中提取出自然積累在液態(tài)氙中的物質。兩個外部腔室中充滿了特殊的鹽溶液，會減慢那些干擾WIMP探測的粒子的速度，這些外部腔室中額外的光敏裝置也可以探測到與WIMP無關的相互作用，從而將這些無關的信號剔除掉。想象一下，在風聲呼嘯的森林里，如果想聽到一只小鳥微弱的叫聲，那你就需要屏蔽周圍的噪音，并且非常仔細地聽，才會獲得更好的結果。

　　當然，暗物質也有可能根本就不是由WIMP組成的；它可能混合了不同的粒子，也可能是完全超出人類想象的東西。但無論如何，XENONnT實驗應該會讓我們更接近這個問題的答案。至少，這個實驗項目再次提醒了我們：人類對宇宙的了解依然是如此的少。“就算在我的有生之年，我們仍不知道暗物質是什么，”加羅韋說，“但我認為，它還是為我們提供了一個特殊的視角。”（任天）