比外太空冷数百倍：科学家在暗物质搜寻中接近绝对零度

在地球表面深处，一项重大物理实验已达到一个关键里程碑，使其探测器能够在接近绝对零度的温度下运行。

在加拿大一座矿井的地下深处，科学家们启动了有史以来最冷的实验之一。超级低温暗物质搜寻计划（SuperCDMS）现已达到其工作温度，使其探测器最终能够启动，并开始探索物理学最大的谜团之一。

该系统仅比绝对零度高几千分之一度，其寒冷程度远超深空。在这些温度下，材料内部由热量驱动的运动几乎消失，创造出一个足够安静的环境，用以探测那些原本会丢失的、极其微弱的信号。

这一里程碑标志着从多年建设到科学运行启动的转变。随着探测器现已启动，研究人员正准备探索宇宙中一个从未被直接观测到的部分。

该实验旨在探测神秘的暗物质粒子。

暗物质约占宇宙中所有物质的85%，但从未被直接探测到。科学家通过其对星系的引力效应知道它的存在，但其真实本质仍然未知。如果暗物质粒子如当前模型所预测的那样穿过地球，那么像SuperCDMS这样的实验旨在捕捉它与普通物质相互作用的罕见时刻。

明尼苏达大学物理与天文学院教授、SuperCDMS发言人普丽西拉·库什曼表示："达到基础温度是多年建造低本底设施过程中的一个重大里程碑，该设施旨在容纳我们敏感的低温固态探测器。在这些极低的温度下，我们安装的探测器现在可以扫描一个全新的参数空间区域，那里可能隐藏着最轻的暗物质粒子。"

设计低本底环境

明尼苏达大学团队设计、采购并组装了一个屏蔽系统，以保护探测器免受微量辐射以及宇宙射线与洞穴壁相互作用产生的中子的影响。该结构是一个高四米（13.1英尺）、直径四米（13.1英尺）的圆柱形外壳。它由多层超纯铅建造，用于阻挡伽马辐射，并采用高密度聚乙烯来减少中子活动。

除了帮助安装实验设备并进行冷却外，该大学的研究人员还开发了先进的重建算法和分析方法，以便在未来几个月开始数据收集时，能够快速识别可能的暗物质信号。该团队在科研工作中发挥主导作用，并得到了物理与天文学院助理教授刘岩的支持，刘岩担任分析工作组主席。

为精确测量深入地下

SuperCDMS位于SNOLAB，这是一个位于安大略省萨德伯里附近一座正在运营的镍矿地下约6800英尺（约2073米）处的研究设施。这个深度使实验免受宇宙射线和其他可能干扰科学家试图探测的极微弱信号的本底粒子的影响。

如今已达到基础温度，团队将开始探测器的调试工作。此阶段将持续数月，涉及激活、校准和微调每个探测器通道。除了搜寻暗物质外，该实验还将使科学家能够研究稀有同位素，探索以前未测量过的能量范围，并可能揭示新型粒子相互作用。

SuperCDMS是一项合作项目，得到了美国能源部科学办公室、美国国家科学基金会、加拿大创新基金会以及加拿大自然科学与工程研究委员会的支持。

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