我国学者在暗物质直接探测领域取得重要研究突破
创始人
2025-03-01 16:41:19
0

  中国青年报客户端讯(郎博涵 中青报·中青网记者 邢婷)近日,烟台大学祝斌教授与北京化工大学梁正良老师、南京师范大学武雷教授、苏亮亮博士在暗物质直接探测领域取得了重要研究突破,显著提升了轻暗物质的探测灵敏度。该研究成果以“Probing Sub-GeV Dark Matter via Plasmon Excitations in Semiconductor Detectors”(“通过半导体等离激元探测轻暗物质”)为题,发表于国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》(《物理评论快报》),祝斌教授为共同通讯作者。

  该研究成果以“Probing Sub-GeV Dark Matter via Plasmon Excitations in Semiconductor Detectors”为题,发表于国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》(《物理评论快报》)。烟台大学供图

  当我们在夜晚凝视星空,眼中的恒星、星系和行星只是整个宇宙的冰山一角,更多的部分隐藏在黑暗之中,这就是神秘的暗物质。暗物质不发光、不与电磁波发生作用,难以被探测,却占据宇宙总质量约85%,并通过引力对宇宙的结构和演化产生着重要影响。然而,目前世界上有关“暗物质”的研究了解仍非常有限,被视为21世纪物理学的重大谜题之一。

  “传统方法主要寻找较重的暗物质粒子,始终没有突破。然而,更轻的暗物质撞击探测器时能量太小,常规设备无法捕捉。”祝斌介绍。然而,当暗物质以接近光速的速度撞击固体材料时,会引发材料中的“等离子体共振”,这种“共振”可以被高精度探测器捕捉到,从而直接证明暗物质的存在。

  基于此,祝斌及其研究团队提出了一种基于等离子体激元共振增强的新型探测方法,能显著提升半导体探测器对轻暗物质的灵敏度,尤其适用于被宇宙射线加速的高速度暗物质。团队构建了融合相对论性暗物质粒子动力学、非相对论性电子多体系统理论及第一性原理计算的综合分析框架,系统揭示了暗物质激发等离激元的微观过程,通过分析基于Skipper-CCD技术的SENSEI和DAMIC实验数据,给出了对质量范围1 keV-1 MeV的暗物质-电子耦合强度迄今最严格的限制。

  这一突破性成果不仅验证了学科交叉方法的有效性,更揭示了现有半导体探测器的潜在能力——当传统核反冲探测受限于能量阈值时,等离激元效应可通过对多电子信号的关联分析实现灵敏度跃升,为下一代国际轻暗物质直接探测实验OBSCURA的设计提供了关键理论支撑。

  据祝斌介绍,在轻媒介子模型中,硅探测器对亚MeV暗物质的探测极限提升3–20倍,尤其在低能量转移区域表现突出。此外,高灵敏度半导体探测技术除了成为揭开“暗物质”神秘面纱外的关键工具,还能应用于量子计算、辐射监测、材料科学、医疗成像、环境监测等领域。

相关内容

热门资讯

无人机助力缅甸地震救援 中国救...   中国日报网4月2日电 当地时间3月28日,缅甸发生7.9级地震,多座建筑倒塌,曼德勒等城市成为重...
寻迹中国|外国博主走进河池 体...   河池市是广西最大的茧丝绸主产区,也是我国优质茧丝生产基地。从“东桑西移”到“东绸西移”,近年来,...
东帝汶留学生感受“舌尖上的河西...   来自东帝汶的留学生杰克拉已经在甘肃省张掖市河西学院留学一年,活泼开朗的她对于中国美食一直十分向往...
美国加征关税 全球一片反对   美国白宫计划4月2日宣布对贸易伙伴征收“对等关税”的措施。这被认为是美国本届政府影响范围最广、冲...
美国“关税讹诈”破坏世界经济稳...   美国利用关税手段在全球范围内进行讹诈,已成为世界经济最大的不稳定和不确定因素。面对美国人为制造的...
特朗普关税乱拳开打 为何美国自...   当地时间4月2日,美国总统特朗普在白宫宣布对贸易伙伴征收所谓的“对等关税”措施。此外,特朗普当日...
美国对进口汽车加征25%关税正...   新华社华盛顿4月3日电(记者熊茂伶)美国总统特朗普此前宣布的对进口汽车加征25%关税的措施3日正...
缅甸强震后已发生63次余震   新华社缅甸曼德勒4月3日电(记者张东强)缅甸气象和水文局3日发布报告说,截至当地时间3日8时30...
缅甸强震已致3085人死亡   新华社快讯:缅甸国家管理委员会新闻信息小组发布消息说,截至当地时间4月3日上午8时,缅甸强震已致...
华为、腾讯、招商局....大湾...   从“孔雀东南飞”到“百万英才汇南粤”  今天的广东  比以往任何时候都更加  重视人才、渴求人才...