坐落在南达科他州景观中的是美国最深的地下实验室，这是一个位于地下 1,490 米的尖端科学洞穴，称为桑福德地下研究设施。 在这里进行的实验和你想象的一样神秘。 诸如中微子物理学、宇宙射线探索、核聚变反应之类的事情。
其中一个被称为——准备一口——LUX-ZEPLIN，或大型地下氙气和液态稀有气体中的分区比例闪烁实验。 它依赖于一个巨大的、白色的、圆柱形的、看起来非常无菌的装置，它位于它的心脏。
这台机器是一个暗物质探测器。
7 月 7 日，由 250 名专家组成的国际团队 LZ 实验科学家宣布了一项 相当大的更新努力。 巨大的粒子猎手已经正式启动，顺利通过了启动运行的检验阶段，并取得了第一个科学成果。
不过，不要太兴奋。 这些结果不是我们研究暗物质的镜头。 然而。 然而，他们确实证明了 LZ 确实有效——事实上，该团队称它为“世界上最敏感的暗物质探测器”。
它比其前身大型地下氙气实验或 LUX 至少大 30 倍，发现暗物质信号的灵敏度高 100 倍，而且它的地下足够深，可以防止宇宙射线等背景噪声干扰科学观测。
"考虑到我们几个月前才打开它，在 COVID 限制期间，令人印象深刻的是，我们已经取得了如此显着的成果，”LZ 物理协调员兼劳伦斯伯克利国家实验室成员 Aaron Manalaysay 在一份声明中说。
这些结果仅基于 60 天的数据，但在未来几年，LZ 有望再捕获约 20 倍的数据。 “我们才刚刚开始，”LZ 发言人、加州大学圣巴巴拉分校的 Hugh Lippincorr 在一份声明中说。
什么是暗物质，LZ如何找到它？暗物质，顾名思义，不发光。 它不传输任何信息。 本质上，认为暗物质是透明的。 难以捉摸。 不符合人类视觉。
但尽管它是回避的，但我们知道暗物质就在那里。 它似乎确实与我们亲眼所见和所见的事物相互作用。
宇宙的膨胀速度远远超过我们的物理学预测，星系奇怪地结合在一起，即使它们旋转得如此之快，你会期望它们内部的所有恒星都像旋转木马上失去理智的马一样飞出去 . 因此，除非我们错误地理解了我们的物理学——或者被欺骗认为我们已经安全地锚定在银河系中——否则必须有一个超越我们现有方程式的解释。
这就是暗物质发挥作用的地方。
科学家称任何额外的东西将宇宙推开暗能量，将星系锚定在适当位置的物品称为暗物质。 据估计，这些神秘现象构成了宇宙中高达 95% 的物质。 LZ 的任务是寻找其中的一部分。
简而言之，LZ 实验正在寻找一种特定类型的理论粒子，称为“弱相互作用的大质量粒子”。 它是一种电磁中性粒子——这意味着它既不像质子那样是正的，也不像电子那样是负的——通常被假设为构成宇宙的大部分暗物质。 它也被归类为重型，考虑到它的首字母缩略词：WIMP，这有点讽刺。
该计划基本上是看是否有可能在行动中捕捉到 WIMP，因为它与氙原子相互作用。 为了做到这一点，LZ 装置包含两个装满 10 吨非常纯净的液态氙的钛罐，Manalaysay 解释说，可以被其他粒子穿透。 凭借一点运气和很高的精确度，该团队希望能够捕捉到氙原子与其他入侵粒子之间的一些微弱相互作用，因为其中一个粒子可能是 WIMP。 它可能是暗物质。
如果确实发生了这种相互作用，研究人员将把它视为一道闪光，然后是第二道闪光，因为电子从氙原子上击落——由于粒子碰撞——漂移到顶部 室。 这就是为什么 LZ 设备还包括大量超校准光探测器以及光放大器的原因。 闪光是实验的关键。
“光信号的特征有助于确定氙气中相互作用的粒子类型，使我们能够区分背景和潜在的暗物质事件，”宾夕法尼亚州立大学物理学助理教授和 LZ 团队成员 Luiz de Viveiros 在一次 statement.
“我们希望在氙气中出现第一道闪光时立即为物理学做好准备，”Lippincott 在一份声明中说。