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未来十年欧洲天体粒子学家找什么?希望暗物质搜寻“拔头筹”

发布时间:2017-12-14

中微子、暗物质、γ射线……在探寻这些宇宙高能粒子方面,欧洲顶级物理学家们未来10年的愿望是什么?据《自然》杂志网站报道,近日,在官方正式宣布之前,一份由欧洲14个国家的投资机构制定的2017—2026年欧洲天体粒子物理发展十年路线图已开始在网络流传。这一路线图除鼓励向创新性提议开放资金,还将专注于扩建几个主要项目,欧洲物理学家期待在这些重大领域实现赶超。

展示天文粒子无边之美

作为天文学与粒子物理学的交叉学科,路线图制定委员会主席、意大利帕多瓦大学物理学家安东尼欧·马斯厄罗认为,天文粒子物理学是物理学最大领域(天文)与最小领域(基本粒子)的交叉结合,能向大众展示无边无际的美感。

2016年,欧洲天文粒子物理学联盟(APPEC)为加快欧洲在该领域的研究进展,召集欧洲核子研究中心(CERN)、欧洲南方天文台以及欧洲空间局等机构的物理学家在巴黎开会,粒子物理学家、天文学家和太空探测设备方面的专家齐聚一堂,就未来十年的发展和投资规划进行商讨。会后,马斯厄罗带领部分科学家组成的专家团,几经修订完成了路线图的最终版本。

优先投入几大观测项目

路线图提出,大型观测项目与实验室研究全面发展,既鼓励对科学家提出的创新性提议进行小规模投入,更要将有限资金重点投入几个大型项目。这些大型项目主要包括立方公里中微子望远镜(KM3NeT)、切伦科夫望远镜阵列以及爱因斯坦望远镜(ET),将分别对中微子、γ射线和引力波进行观测。

希望暗物质搜寻“拔头筹”

APEC还希望欧洲将现有暗物质搜寻项目规模扩大一倍,利用巨桶液氩和液氙开展大规模实验,捕捉神秘暗物质与普通物质粒子相互作用的“蛛丝马迹”。欧洲现有最大暗物质探测设备只装有3吨惰性气体,而路线图规定,惰性气体的桶装规模将增加10倍。

最新路线图关于暗物质的研究存在争议。有物理学家希望欧洲能将暗物质的搜寻范围扩大到轴子等新理论粒子,以扩大暗物质的搜寻范围,但APEC没有改变之前的思路,其暗物质项目仍以“暗物质由弱相互作用(WIMPs)构成”为理论依据。所以有观点认为,这种坚持将导致欧洲在暗物质领域仍将一无所获,但支持路线图的科学家们认为,只要按预想执行实验操作,欧洲团队必将在破解最神秘暗物质的竞赛中,率先冲到终点。

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