IT之家 8 月 16 日消息，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布，該校自旋磁共振實(shí)驗(yàn)室杜佩之特任研究員與國(guó)際合作組合作，利用詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)直接探測(cè)研究，成功克服地面實(shí)驗(yàn)的探測(cè)局限，將可探測(cè)參數(shù)空間擴(kuò)寬兩個(gè)數(shù)量級(jí)，為未來(lái)空間暗物質(zhì)探測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。

IT之家查詢發(fā)現(xiàn)，相關(guān)成果已于 7 月 31 日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》上，并被選為編輯推薦文章。杜佩之特任研究員為本文共同一作和通訊作者。該項(xiàng)目揭示了空間探測(cè)器在強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)探測(cè)中的優(yōu)勢(shì)和可行性，為未來(lái)空間暗物質(zhì)探測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。

探測(cè)暗物質(zhì)的本質(zhì)對(duì)于完善粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型，理解宇宙形成與演化至關(guān)重要。目前，暗物質(zhì)探測(cè)已經(jīng)是粒子物理、天體物理、宇宙學(xué)以及精密測(cè)量物理等領(lǐng)域的共同前沿。

近三十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多地面暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)在暗物質(zhì)參數(shù)空間探索中作出系列重要貢獻(xiàn)。然而，地面實(shí)驗(yàn)對(duì)于強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)存在探測(cè)盲區(qū)。

理論研究表明，暗物質(zhì)可能存在與已知帶電粒子相互作用很強(qiáng)的組分。這類強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)在穿過(guò)地球大氣時(shí)發(fā)生多次散射，導(dǎo)致能量大幅衰減，使其無(wú)法在地面探測(cè)器上產(chǎn)生可觀測(cè)信號(hào)。克服這一探測(cè)局限，亟需研發(fā)全新探測(cè)方法，是當(dāng)前暗物質(zhì)探測(cè)的前沿挑戰(zhàn)。

空間探測(cè)器因不受地球大氣的阻隔，在探測(cè)強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有的空間探測(cè)器中，詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡攜帶紅外探測(cè)器（低閾值），并且噪聲相對(duì)較低，因此是探測(cè)低質(zhì)量強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)的良好平臺(tái)。研究團(tuán)隊(duì)選取詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡近紅外譜儀的“暗圖像”（隔絕外界光源的數(shù)據(jù)）進(jìn)行分析。這類數(shù)據(jù)因不受外界光源的影響，可以很好地標(biāo)定環(huán)境噪聲（如宇宙射線）以及儀器自身噪聲，并且可能蘊(yùn)含暗物質(zhì)的信號(hào)。

研究團(tuán)隊(duì)提出了新的暗圖像處理方法，有效排除高能事件干擾，得到暗物質(zhì)的全新約束。此約束填補(bǔ)了地面實(shí)驗(yàn)的探測(cè)空白，擴(kuò)寬可探測(cè)參數(shù)區(qū)間達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且將宇宙中此類強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)在總暗物質(zhì)的豐度占比限制為 0.4% 以下。

中國(guó)科大表示，本研究揭示了空間探測(cè)器探測(cè)強(qiáng)相互作用暗物質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)以及可行性。本研究的分析方法可運(yùn)用到其他空間望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探索暗物質(zhì)未知參數(shù)空間，并且為未來(lái)空間暗物質(zhì)探測(cè)器的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐，在暗物質(zhì)直接探測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

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