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研究布局地下暗物质阵法探测器
清读
摘要:暗物质的研究与探测是当前粒子物理学,天体物理学和宇宙学等研究领域的重大前沿课题,是21世纪物理学发展中的几个关键性难题。暗物质究竟是由什么构成的还处于假说中,例如暗物质候选者之一的中微子,它只参与非常微弱的弱相互作用,具有极强的穿透力,穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,它的检测非常困难;同样,属于低温暗物质的候选者之一的弱相互作用重粒子(WIMP),也很难与普通物质发生反应,迄今为止,国外公布的暗物质探测数据也表明仅为个别事件。在艰难的暗物质探测实验中,通过采用有效结构来提高暗物质探测器的整体效能应是当务之急。可见,我国地下暗物质探测技术不能完全照搬外国的技术,采用传统阵法来布局暗物质探测器,也许不失为一种明智的选择,因为阵法实质上也是专门研究各种结构及其实现方法的理论。
关键词:暗物质暗能量控测器阵法实现方法
目录
一、狭义阵法与广义阵法………………………………………………………2
二、广义阵法的应用……………………………………………………………3
1、广义阵法与万里长城……………………………………………………3
2、地对空防御系统的雷达布阵……………………………………………3
(1)分散雷达布阵…………………………………………………………3
(2)相控阵雷达布阵………………………………………………………4
三、物体在时空中的位置的合理配置…………………………………………4
1、材料在时空中的位置的合理配置………………………………………5
2、原子在时空中的位置的合理配置………………………………………6
3、晶体管在时空中的位置的合理配置……………………………………7
四、地下暗物质探测器阵法的组成结构在时空中的配置和变化……………8
1、艰难的暗物质探测………………………………………………………8
2、国外暗物质探测器的布局……………………………………………10
3、对我国地下暗物质探测器布局用阵法的选择………………………11
五、地下暗物质阵法探测器布局实现方法初探………………………………15
1、用“高”和“低”布局暗物质探测器固定阵法……………………15
2、用“先”和“后”布局暗物质探测器可变阵法……………………16
六、研究布局地下暗物质阵法探测器的建议…………………………………16
研究布局地下暗物质阵法探测器
——中国传统阵法的启示
我国2010年3月启动,预计2014年8月完成的“暗物质暗能量的理论研究和实验预研”,是国家973计划项目,共设5个子课题,即暗物质的理论研究及相关新物理唯象、暗物质的空间探测实验研究、暗物质的地下探测前沿技术预研、暗物质吨级液氙探测器的预研、暗能量的理论研究和地面探测方案研究。我国首个极深地下实验室——锦屏地下实验室,这个世界岩石覆盖最深的实验室,2010年12月12日在四川雅砻江锦屏山正式投入使用,标志着中国已经拥有开展物理学重大基础前沿科学研究的自主地下实验平台,为我国在暗物质被发现之前尽快加入到暗物质探测的世界前沿奠定了基础。
暗物质的研究与探测是当前粒子物理学,天体物理学和宇宙学等研究领域的重大前沿课题,是21世纪物理学发展中的几个关键性难题。2009年12月末,美国“低温暗物质搜寻计划(CDMS)”项目组科学家发表声明称,在位于明尼苏达州地下大约800米的一个矿井中,发现了两起事件,这些事件可能就是由暗物质撞击探测器所引起的。由于深处被岩石覆盖的地下矿井,岩石可以阻止除了暗物质粒子以外的其它物质粒子抵达实验设备,据测算,每200米岩石深度可减小宇宙射线产生的中子本底约一倍,因此,被岩石覆盖越深,本底越小,信号才会高于本底而被测量到。美国CDMS探测器本身主要是由锗元素或硅元素组成的曲棍球形状的小块,当锗或硅原子的原子核被暗物质粒子击中,它就会向探测器发送一个信号。
然而,这两个信号太少,研究人员也无法完全确定他们所探测到的两个信号究竟是由暗物质粒子还是由其它粒子引起的。据该项目组科学家介绍,他们的计算曾经预测到背景可能会引起一次假事件。美国“低温暗物质搜寻计划”仍将继续进行实验,以期发现更多实质性的信号。可见,暗物质的探测还任重道远,我国地下暗物质探测也在国际上处于同一起跑线上,这既是机遇,也是挑战。
为此,特提出“研究布局地下暗物质阵法探测器”的设想,用传统阵法原理补充
我国地下暗物质阵列探测器建造理念,期望在发挥暗物质探测器整体效能,改善暗物质探测技术方面有所裨益。
一、狭义阵法与广义阵法
胡***总书记在党的十七大报告中指出:“弘扬中华文化,建设中华民族共有精神家园。中华文化是中华民族生生不息、团结奋进的不竭动力。要全面认识