暗物質(zhì)直接探測取得新進(jìn)展

宇宙中的暗物質(zhì)粒子被宇宙射線加速后，進(jìn)入SENSEI硅探測器并產(chǎn)生等離激元，這一機(jī)制顯著提高了暗物質(zhì)與電子發(fā)生散射的概率。

　　■科技新進(jìn)展

　　本報訊（記者 魏海政 通訊員 郎博涵）近日，美國物理學(xué)會《物理評論快報》刊發(fā)了煙臺大學(xué)教授祝斌，北京化工大學(xué)教師梁正良，南京師范大學(xué)教授武雷、博士生蘇亮亮在暗物質(zhì)直接探測領(lǐng)域研究突破，該成果提升了輕暗物質(zhì)探測靈敏度。

　　祝斌介紹，當(dāng)暗物質(zhì)以接近光速的速度撞擊固體材料時，會引發(fā)固體材料中的“等離子體共振”，這種共振可以被高精度探測器捕捉到，從而直接證明暗物質(zhì)的存在。基于此，武雷、祝斌團(tuán)隊提出了一種新型探測方法，能顯著提升半導(dǎo)體探測器對輕暗物質(zhì)的靈敏度，揭示暗物質(zhì)激發(fā)“等離激元”的微觀過程。

　　基于實驗數(shù)據(jù)分析，研究團(tuán)隊得出了重要結(jié)論：質(zhì)量介于1keV到1MeV之間的暗物質(zhì)與電子的相互作用強(qiáng)度被嚴(yán)格地限制。這一發(fā)現(xiàn)代表了全球科學(xué)家對暗物質(zhì)與電子相互作用所作出的最嚴(yán)格限制。換句話說，該團(tuán)隊通過上述成果縮小了暗物質(zhì)可能存在的性質(zhì)范圍，就像在捉迷藏中排除了一些可能藏身的地方，離游戲勝利更進(jìn)一步。

　　這一突破性成果不僅驗證了該學(xué)科交叉方法的有效性，更揭示了現(xiàn)有半導(dǎo)體探測器的潛在能力。祝斌表示，在輕媒介子模型中，硅探測器對亞MeV暗物質(zhì)的探測極限提升了3至20倍。此外，高靈敏度半導(dǎo)體探測技術(shù)除了成為揭開“暗物質(zhì)”神秘面紗的關(guān)鍵工具外，還能應(yīng)用于輻射監(jiān)測、醫(yī)療成像、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

《中國教育報》2025年03月20日 第04版