韩国力图复刻暗物质发现

本文转自：中国科学报

Yemilab建在地下约1000米的一个老矿井里。图片来源：Kangsoon Park and Eunkyung Lee

本报讯 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，但没有人能够明确复制这些发现。

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。

“这是一个20年后仍然存在的谜题。”在西班牙坎夫兰克地下实验室从事ANAIS-112实验的物理学家Luisa Sarsa说。该实验也专注于复制DAMA/LIBRA实验的结果。

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。“如果它们都得出无效结果，我们应该认真地重新思考宇宙。”

（李木子）