在地球表面深處，一項重大物理實驗已達(dá)到一個關(guān)鍵里程碑，使其探測器能夠在接近絕對零度的溫度下運(yùn)行。

在加拿大一座礦井的地下深處，科學(xué)家們啟動了有史以來最冷的實驗之一。超級低溫暗物質(zhì)搜尋計劃（SuperCDMS）現(xiàn)已達(dá)到其工作溫度，使其探測器最終能夠啟動，并開始探索物理學(xué)最大的謎團(tuán)之一。

該系統(tǒng)僅比絕對零度高幾千分之一度，其寒冷程度遠(yuǎn)超深空。在這些溫度下，材料內(nèi)部由熱量驅(qū)動的運(yùn)動幾乎消失，創(chuàng)造出一個足夠安靜的環(huán)境，用以探測那些原本會丟失的、極其微弱的信號。

這一里程碑標(biāo)志著從多年建設(shè)到科學(xué)運(yùn)行啟動的轉(zhuǎn)變。隨著探測器現(xiàn)已啟動，研究人員正準(zhǔn)備探索宇宙中一個從未被直接觀測到的部分。

該實驗旨在探測神秘的暗物質(zhì)粒子。

暗物質(zhì)約占宇宙中所有物質(zhì)的85%，但從未被直接探測到?？茖W(xué)家通過其對星系的引力效應(yīng)知道它的存在，但其真實本質(zhì)仍然未知。如果暗物質(zhì)粒子如當(dāng)前模型所預(yù)測的那樣穿過地球，那么像SuperCDMS這樣的實驗旨在捕捉它與普通物質(zhì)相互作用的罕見時刻。

明尼蘇達(dá)大學(xué)物理與天文學(xué)院教授、SuperCDMS發(fā)言人普麗西拉·庫什曼表示："達(dá)到基礎(chǔ)溫度是多年建造低本底設(shè)施過程中的一個重大里程碑，該設(shè)施旨在容納我們敏感的低溫固態(tài)探測器。在這些極低的溫度下，我們安裝的探測器現(xiàn)在可以掃描一個全新的參數(shù)空間區(qū)域，那里可能隱藏著最輕的暗物質(zhì)粒子。"

設(shè)計低本底環(huán)境

明尼蘇達(dá)大學(xué)團(tuán)隊設(shè)計、采購并組裝了一個屏蔽系統(tǒng)，以保護(hù)探測器免受微量輻射以及宇宙射線與洞穴壁相互作用產(chǎn)生的中子的影響。該結(jié)構(gòu)是一個高四米（13.1英尺）、直徑四米（13.1英尺）的圓柱形外殼。它由多層超純鉛建造，用于阻擋伽馬輻射，并采用高密度聚乙烯來減少中子活動。

除了幫助安裝實驗設(shè)備并進(jìn)行冷卻外，該大學(xué)的研究人員還開發(fā)了先進(jìn)的重建算法和分析方法，以便在未來幾個月開始數(shù)據(jù)收集時，能夠快速識別可能的暗物質(zhì)信號。該團(tuán)隊在科研工作中發(fā)揮主導(dǎo)作用，并得到了物理與天文學(xué)院助理教授劉巖的支持，劉巖擔(dān)任分析工作組主席。

為精確測量深入地下

SuperCDMS位于SNOLAB，這是一個位于安大略省薩德伯里附近一座正在運(yùn)營的鎳礦地下約6800英尺（約2073米）處的研究設(shè)施。這個深度使實驗免受宇宙射線和其他可能干擾科學(xué)家試圖探測的極微弱信號的本底粒子的影響。

如今已達(dá)到基礎(chǔ)溫度，團(tuán)隊將開始探測器的調(diào)試工作。此階段將持續(xù)數(shù)月，涉及激活、校準(zhǔn)和微調(diào)每個探測器通道。除了搜尋暗物質(zhì)外，該實驗還將使科學(xué)家能夠研究稀有同位素，探索以前未測量過的能量范圍，并可能揭示新型粒子相互作用。

SuperCDMS是一項合作項目，得到了美國能源部科學(xué)辦公室、美國國家科學(xué)基金會、加拿大創(chuàng)新基金會以及加拿大自然科學(xué)與工程研究委員會的支持。

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