簡介
LUX探測器位於美國南達科他州一座廢棄的金礦地下4580英尺(約合1400米),它是一種大型液氙地下探測器,能對穿過地球的暗物質粒子進行探測,證實暗物質存在。
特點與功能
LUX探測器採用白色聚四氟乙烯,能夠在更大程度上收集光信號。
負責探測光子信號的光電倍增管,安裝在LUX暗物質探測器的頂部和底部,記錄暗物質粒子與氙原子核的撞擊位置和強度。
除了安裝在地下這一有利位置外,LUX探測器周圍的岩石還被浸泡在超純淨水中,進一步保護探測器抵禦背景輻射。
工作原理
LUX實驗的關鍵是一個6英尺(約合1.82米)高的鈦箱,內裝大約1/3噸的液態氙,溫度被冷卻到零下150華氏度。如果大質量弱相互作用粒子撞擊一個氙原子,這個氙原子便會遠離其他氙原子,放射出光線和電子。
電子會在電場的作用下向上移動並與鈦箱頂部的一個氙氣薄層發生互動作用,進而釋放出更多光子。
鈦箱頂部和底部的光線探測器能夠探測到光子。
科學家可以精確鎖定兩個光子信號的位置—一個位於撞擊點,另一個位於鈦箱頂部。
此外,科學家還可以根據信號亮度精確測量這種互動作用釋放的能量。
探測暗物質實驗
暗物質是一種高能物質,在宇宙中的比重據信達到27%,它對解釋宇宙如何膨脹和星系間如何發生互動作用的理論至關重要。科學家相信一定存在暗物質,但並不清楚暗物質的形態或者能夠在什麼地方搜尋到這種神秘莫測的物質,成為最大的物理學謎團之一。
2013年8月至10月30日,為了搜尋神秘莫測的暗物質,科學家進行了為期90天的大型地下氙探測器實驗,但這項世界上最先進的暗物質搜尋實驗未能證實暗物質的存在。
不過,科學家並沒有放棄,計畫在2014年製造一台靈敏度1000倍的類似探測器,繼續搜尋暗物質。