这个新结果比之前发表的关于弱相互作用大质量粒子(wimp)的研究结果要好近5倍。
来自世界上最灵敏的探测器之一的新结果在寻找暗物质的主要候选者方面迈出了一大步。
吉姆·多布森博士、阿尔伯特·贝克博士和博士候选人凯瑟琳·劳斯博士与一个全球团队合作，参与了由劳伦斯伯克利国家实验室运行的暗物质探测器LUX-ZEPLIN (LZ)项目，将wimp可能隐藏的区域限制在5级。
wimp是暗物质的主要竞争者，暗物质是一种未知的、未被观测到的物质，爱因斯坦的广义相对论认为它可能占宇宙质量的85%。据推测，这些大质量弱相互作用大质量粒子是在早期宇宙中诞生的粒子，其质量介于一个质子(每个原子中都存在的亚原子粒子)到几千个质子之间。
大约138亿年前，当宇宙开始膨胀时，科学家们认为粒子开始相互作用，产生了wimp或其他暗物质的候选物质。随着宇宙的膨胀，这种粒子和辐射的热混合物冷却下来，形成了我们现在可以观察到的粒子和元素，比如氢。通过观察宇宙大爆炸遗留下来的光的模式，宇宙背景辐射，有强有力的证据表明，宇宙中缺失的质量是以粒子暗物质的形式存在的。wimp是对此的一个自然解释，但迄今为止还没有被地球上的实验直接探测到。
LZ的目标是通过测量这些亚原子粒子如何与南达科他州桑福德地下研究设施地下一英里处的10吨液态氙罐相互作用来探测wimp。由于在如此深的地下，探测器限制了来自太空的宇宙射线的背景辐射的影响。
LZ是同类探测器中最大的，它配备了特制的反射板和敏感探测器，可以探测暗物质粒子撞击氙原子时发出的光和电子。通过在280天的相互作用中收集这些小信号，探测器捕获了潜在的WIMP活动。虽然没有发现暗物质候选粒子，但缺乏信号意味着LZ可能会关闭潜在暗物质粒子的窗口。
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然而，由于寻找暗物质是科学上最紧迫的问题之一，准确地说出什么是WIMP相互作用，什么不是，是至关重要的。在其他贡献中，来自King's的团队领导了LZ数据分析的质量保证，以确保没有潜在的WIMP事件被丢弃或错误识别。
物理学讲师、国王学院的首席合作者吉姆·多布森博士说:“寻找暗物质可以帮助解释我们宇宙的一些最基本的方面，从星系旋转的速度到宇宙的结构是如何形成的。”因此，对于像这样罕见的搜索实验，少数事件可以告诉你，你已经发现了暗物质。
“因为风险如此之高，你需要对你的分析质量有把握，而且你的阅读是可靠的。这就是你如何在科学界建立信任，并确保当你最终发现一些东西时，人们站起来注意到。”
德克萨斯大学奥斯汀分校的斯科特·克拉维茨教授兼LZ的副物理协调员在评论新结果时表示:“如果你把寻找暗物质想象成寻找埋藏的宝藏，我们比过去任何人挖掘的深度都要深五倍。这不是用一百万把铲子就能做到的——你可以发明一种新工具。
“我们寻找暗物质的能力正在以比摩尔定律更快的速度提高。如果你观察指数曲线，在此之前的一切都是虚无。等着瞧接下来会发生什么吧。”
LZ是一个由250名科学家、工程师和支持人员组成的国际项目，由美国、英国以及葡萄牙、韩国和德国等其他国家通过科学技术设施委员会(Science and Technology Facilities Council)资助。
现在，他们希望改进下一代暗物质探测器XLZD的设计，与其他氙基暗物质实验的合作者合作，探索剩余的WIMP模型，甚至更多可能的暗物质候选者。
原始新闻稿在这里。
在这个故事中
吉姆·多布森博士
物理学讲师
凯特(凯瑟琳)劳斯
博士生
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希望本篇文章《国王大学物理学家在探索暗物质领域取得突破性进展》能对你有所帮助！
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