研究人员概述了通过未来DUNE研究项目寻找暗物质的新方法

科罗拉多州立大学的一名研究人员开发了一种潜在的方法，利用即将在国际深部地下中微子实验(DUNE)中建造的巨型粒子探测器来识别和理解暗物质。

德克萨斯大学奥斯汀分校助理教授JoshuaBerger和合作伙伴在《物理评论快报》上新发表的一篇论文描述了如果某一类粒子与原子核相互作用时可能产生的独特信号。具体来说，他们正在寻找暗物质撞击质子并摧毁它时释放的大量能量(按照粒子物理学标准)。

这种能量的释放可以通过一组将于2028年投入运行的大规模、高灵敏度DUNE探测器来观察到。如果他们的方法可以帮助识别这些相互作用，那么这些发现将揭示暗物质的本质——暗物质的本质。宇宙中尚未发现的缺失成分。

伯杰说，暗物质是一种似乎构成了宇宙大部分质量和能量的物质。虽然研究人员尚未能够看到这种物质或其相互作用，但他们知道它的存在是由于它的引力，这似乎对星系的形成、组织和膨胀方式发挥了重要作用。伯杰表示，他希望沙丘上的探测器能够以一种以前不可能用他的理论实现的方式获取暗物质的证据。

“我们对宇宙物理学的了解都表明，大约85%的物质是黑暗的。然而，没有光从它反射回来，所以你无法‘看到’它，而且已知的粒子似乎都没有构成这种物质。——没有什么是足够黑暗的，”伯杰说。“我们想知道是什么让这种暗物质与构成你、我以及我们在宇宙中看到的一切的物质不同。我们正在谈论建立对宇宙基本组成部分的更好理解。”

虽然伯杰对暗物质感兴趣，但沙丘实验应该有助于回答许多其他明显巨大的宇宙问题。

该项目由能源部费米实验室运营，主要目的是解开无处不在的中微子之谜。建成后，该设施将跟踪中微子从伊利诺伊州穿过地球发射到约800英里外的南达科他州地下探测设施的过程。

了解和跟踪这些无害粒子通过物质从一点到另一点的过程将有助于研究人员实现阿尔伯特·爱因斯坦关于力统一的梦想，观察从爆炸恒星中出现的中微子，或者更好地了解恒星或黑洞的形成。

DUNE合作包括来自36个国家200多个机构的1,400多名科学家和工程师。其组件的批量生产已经开始，并且对这两种探测器所采用的技术的测试正在进行中。

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