2025年11月
国内外地下实验室动态
01|国际动态
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CASPAR加速器在SURF重启
紧凑型天体物理研究加速器系统(CASPAR)由美国圣母大学与南达科他矿业学院联合打造,位于南达科他州桑福德地下研究设施(SURF)地下近1英里处,核心使命是模拟恒星内部核反应,破解元素的恒星起源之谜。宇宙初始仅含氢、氦及微量锂,其余元素均由恒星锻造,但具体合成机制尚未完全明确,CASPAR通过复刻恒星“熔炉”环境,为解析这一过程提供关键实验数据。作为小型低能地下加速器,CASPAR长约50英尺,束流靶材功率耗散约100瓦,通过将粒子束射向靶材并捕捉相互作用,精准模拟恒星核反应细节。此前因SURF需为深地下中微子实验(DUNE)建造大型实验室而爆破施工,CASPAR暂停运行四年,11月25日的重启标志着元素起源研究重回正轨。项目与全球天文学家、理论物理学家形成协作闭环:基于观测与理论模型,在地下重现天体物理过程,锁定恒星内精确相互作用。同时,项目注重培育科研后备力量,本科生等学生群体深度参与装置维护与数据解读,既掌握核心科研逻辑,也搭建职业发展桥梁。CASPAR的重启为探索宇宙元素创造打开新窗口,助力科学家逐步揭开人类宇宙起源的神秘面纱。
(https://sanfordlab.org/news/caspars-first-beam-particle-accelerator-restart-surf-opens-new-chapter-discovery)
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QROCODILE实验刷新亚兆电子伏特区间暗物质探测限制
QROCODILE (Quantum Resolution-Optimized Cryogenic Observatory for Dark matter Incident at Low Energy)实验由苏黎世大学(瑞士)、耶路撒冷希伯来大学(以色列)等国际团队联合开展,成果于2025年11月27日发表在《物理评论快报》。该实验基于超导纳米线单光子探测器(SNSPD),以钨硅微米线为探测靶材与传感器,实现低至0.11 eV的能量探测阈值,成为首个同时约束亚兆电子伏特暗物质与电子、核子相互作用的实验装置。实验在100毫开尔文极低温环境下运行415.15小时,记录15个非周期性脉冲信号,为质量低至30 keV的轻暗物质设定了国际领先的相互作用截面限制,尤其在轻媒介子介导的暗物质-电子散射领域,填补了此前未被探索的参数空间。其薄层高宽比结构赋予探测器方向敏感性,可通过暗物质“星系风”的方向依赖性区分信号与背景,为后续暗物质信号验证提供关键手段。该成果不仅突破了传统探测器在低质量暗物质探测中的局限,其创新降噪技术与量子传感方案,也为暗物质、引力波等稀有事件探测提供了新范式。实验团队计划推进“NILE QROCODILE”升级计划,将装置迁入地下实验室以降低宇宙射线干扰,并扩大探测器阵列规模,进一步压低能量阈值至43 meV。