暗物质占了宇宙物质总量约85%,但直接探测至今没有公认信号。
问题不只在探测器尺寸,更在靶材料。9月9日《物理评论快报》发表一项模拟研究:耶路撒冷希伯来大学、克罗地亚物理研究所、意大利拉奎拉大学团队,用第一性原理计算了三种量子材料靶——二硒化钛(TiSe₂)、钌酸锶(Sr₂RuO₄)、空穴掺杂金刚石。模拟显示,TiSe₂靶对轻暗物质的探测灵敏度,可比现有基准材料高100至1000倍。
大网捞小鱼
标准模型里没有暗物质粒子。主流候选WIMP比质子重得多。为了找WIMP,物理学家把液氙、液氩、高纯锗靶越做越大,塞进意大利格兰萨索、加拿大萨德伯里、中国锦屏的地下。
但轻暗物质不买账。质量太低,撞到原子核也传不出多少能量。探测器再大,也捞不上这种小鱼。
电子海起浪
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新思路不靠“大罐子”,靠“电子海”起浪。晶体里的电子像海水,等离激元是海面上的浪。轻暗物质撞进来,那点能量往往推不出单个电子的信号;若刚好激起一个等离激元,整片电子海会集体响应——咳嗽变成掌声。
锦屏新考题
中国有条件接这一棒。锦屏地下实验室岩石覆盖超2400米,宇宙线噪声压得极低。PandaX液氙、CDEX高纯锗已在那里运行多年,多次给出国际前沿的暗物质约束。材料端也熟:TiSe₂单晶生长、钌酸锶输运测量、掺杂金刚石制备,国内多个凝聚态课题组都在做。
下一轮暗物质竞赛,不是比谁的罐子更大,而是比谁先把“聪明”的晶体做成低本底靶,送进锦屏。岩石够厚,人手够熟。接下来就看谁先走完这一步。
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