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宇宙奥秘 烟台大学团队捕捉宇宙“幽灵粒子”暗物质探测灵敏度飙升

2025-03-28 12:36世界奇闻
宇宙中暗物质想象图

暗物质:宇宙的“隐形主宰”

当我们仰望星空,可见的星辰仅占宇宙总质量的5%,而剩下约85%的质量属于一种神秘的存在——暗物质。它不发光、不参与电磁相互作用,却通过引力塑造了星系与宇宙结构,被称为“宇宙的隐形骨架”。过去数十年,全球科学家通过天文观测、地下实验和粒子对撞机间接推测其存在,但直接探测始终是物理学界的“圣杯”。

中国团队的新突破:捕捉“高速幽灵”

今日,烟台大学祝斌教授联合北京化工大学、南京师范大学团队宣布,在暗物质直接探测领域取得里程碑式进展。研究通过**“等离子体激元共振增强技术”,首次实现对轻质量暗物质(1 keV-1 MeV)的高灵敏度探测,将耦合强度限制提升至国际最严水平,部分区域灵敏度跃升3-20倍。

烟台大学团队暗物质探测器模拟图

技术亮点

1.高速暗物质的“声音捕捉器”:传统探测器因能量阈值限制,难以捕捉轻暗物质撞击信号。团队创新性提出,当高速暗物质粒子(被宇宙射线加速至接近光速)撞击半导体材料时,会激发材料内的等离子体共振,这种“共振信号”可通过高精度探测器捕捉。

2.跨界融合的“分析框架”:结合相对论性粒子动力学、电子多体系统理论及第一性原理计算,系统揭示暗物质激发等离激元的微观过程,为实验设计提供理论支撑。

3.数据验证的“双保险”:基于国际权威实验SENSEI和DAMIC的Skipper-CCD技术数据,结果可靠性获双重验证,相关论文已发表于《物理评论快报》。

国际对比:中国方案的独特优势

美国DAMIC实验:聚焦中质量暗物质,但能量阈值限制轻粒子探测。

欧洲XENONnT:依赖液氙靶材料,灵敏度受限于核反冲效应。

中国多维布局:除烟台团队外,清华大学在锦屏地下2400米实验室利用液氮屏蔽技术提升锗探测器灵敏度(CDEX-50项目);中科大团队通过量子精密测量技术探测轴子,灵敏度提升50倍。中国方案的突破在于: 从“高速粒子捕捉”到“量子极限探测”,形成多路径、多能区的立体探测网络。

地球周围暗物质想象图

改写宇宙认知的钥匙

研究暗物质,是解锁宇宙奥秘的核心。它不仅解释星系稳定运转的原理,更与宇宙起源、演化深度关联。若揭开暗物质本质,人类对物理规律的认知将全面革新,甚至为新能源、航天等领域带来变革。例如,暗物质特性若被掌握,或为未来能源利用开辟新路径,其价值远超当前想象。

宇宙的深邃,永远吸引人类探索。烟台大学联合团队的努力,是人类追寻暗物质的重要一步。对于暗物质研究,你期待哪些新发现?认为未来它会如何改变我们对宇宙的认知?快来留言,分享你对宇宙探索的奇思妙想!

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