一、LZ 实验发布暗物质探测新结果
近日,LUX-ZEPLIN(LZ)实验在在日本举行的2026TeV粒子天体物理会议上发布了最新的暗物质直接探测分析结果 。LZ位于美国桑福德地下研究设施(SURF)地下近一英里处,由约10吨超纯液氙构成主要靶体,用于寻找弱相互作用大质量粒子(WIMP)等暗物质候选粒子。本次分析使用2023年3月至2024年4月期间采集的220个有效运行日数据,并将核反冲能量窗口扩展至更高能区,从而覆盖有效场论和非弹性暗物质模型等更广泛相互作用情形。研究人员在数据中发现一个粒子相互作用事例,目前难以用已知普通物质本底过程解释。研究团队强调,该结果尚未达到粒子物理中通常用于宣布发现的5σ标准。当前分析显著性约为2.6σ,对应约0.5%的概率可由已知本底解释,因此只能视为值得关注的候选迹象,而不是发现了暗物质。LZ已积累世界上规模最大的暗物质搜索数据集之一,并将继续在SURF运行。随着后续统计量增加,研究人员将检验该候选事例的显著性是进一步增强,还是在更多数据中回落到本底涨落范围。
二、澳大利亚SUPL地下实验室测量宇宙线对精密振荡器的影响
9月10日,澳大利亚暗物质粒子物理卓越研究中心介绍了其宇宙射线对精密振荡器影响的合作研究成果。该研究比较了墨尔本地表环境和斯托韦尔地下物理实验室(SUPL)地下约1千米处的超低噪声石英振荡器的测量结果,用于评估宇宙射线是否会影响精密计时系统、声学谐振器和暗物质相关探测装置。石英振荡器利用内部石英谐振器的机械振动,在电路驱动下持续输出稳定的周期电信号。研究团队发现,振荡器常规噪声指标没有显示地上和地下测量之间存在明显总体差异,但多尺度熵分析表明,地下信号更加规则、可预测。这一结果结合此前低温探测器中观测到的少数罕见事件,增强了宇宙射线可能影响石英谐振器的判断,不过目前尚不能给出逐事例的直接证明。该工作对高频引力波探测和暗物质搜寻具有方法学意义。精密石英谐振器既可能受到宇宙线扰动,也可能在特定模型中对暗物质候选粒子沉积的声子信号敏感,因此区分真实信号与本底是未来实验设计中的关键问题。后续实验计划把多个谐振器与专用缪子探测器联合运行,同时记录宇宙射线粒子和声学事件,并在更长时间尺度上控制温度、振动和电磁干扰,以进一步判断已观测到的异常事件是否由宇宙射线引起。
三、量子技术成为暗物质探测灵敏度提升的重要方向
9月21日,澳大利亚暗物质粒子物理卓越研究中心发布消息,介绍今年11月即将在珀斯举办第21届Patras轴子、WIMP和WISP研讨会。会议将讨论超导电路、量子极限放大器和单光子探测器等技术,如何反向服务于暗物质和其他弱相互作用粒子的探测。暗物质粒子与普通物质的相互作用极其微弱,实验通常需要在极低噪声、低本底环境中寻找罕见信号。近年来,微波光子操控、超导读出和近量子极限放大技术的发展,使研究人员能够在更小能量尺度上探测可能由轴子或其他轻暗物质候选粒子引起的电磁响应。Patras研讨会是国际上长期关注轴子、WIMP和WISP等暗物质候选粒子的系列会议之一。
四、CASPAR核天体物理实验地下加速器开启新一轮实验运行
9月22日,美国桑福德地下研究设施(SURF)介绍了CASPAR地下加速器的新一轮科学运行。CASPAR全称为“用于天体物理研究的紧凑加速器系统”,位于SURF地下近一英里处,利用地下岩层屏蔽宇宙线本底,以研究恒星内部发生的低能核反应。本轮实验把研究目标转向元素周期表中原子序数为9的氟。氟相关核反应被认为可能影响早期恒星中元素合成过程,尤其是在碳、氮、氧循环向更重元素生成路径“突破”的过程中发挥作用。通过测量相关反应强度,实验数据可为恒星演化和早期宇宙化学丰度模型提供约束。由于目标反应截面很小,地表宇宙线本底会显著干扰测量。CASPAR部署在深地环境中,可以降低本底并提高稀有核反应信号的可辨识度。此次运行还涉及专用含氟靶材制备、加速器调试和长时间数据获取,是地下核天体物理实验与材料制备、核物理测量相结合的典型案例。SURF文章还强调,CASPAR为研究生和青年研究人员提供了完整的实验训练场景,从靶材制备、加速器运行到数据分析和理论解释均包含在实验链条中。该项目展示了地下实验室除暗物质和中微子研究之外,在核天体物理方向上的科学价值。
五、COSINUS计划下半年启动第一阶段取数
六、LEGEND-200总结首轮实验低本底抑制技术经验
9月22日,LEGEND-200合作组在Low Radioactivity Techniques 2026会议上报告了本底抑制工作的最新进展。LEGEND-200位于意大利Gran Sasso地下实验室,使用富集锗-76探测器搜索无中微子双β衰变。报告回顾了LEGEND-200首轮物理运行的低本底表现。该实验在液氩主动本底抑制环境中运行高纯锗探测器,并在锗-76无中微子双β衰变实验中达到很低的本底水平,为后续灵敏度提升提供了重要基础。本次会议报告重点介绍了首轮运行后开展的清洁、重装、本底研究与抑制工作。这些研究用于识别残余本底来源,并评估材料表面污染、装配流程和屏蔽策略对实验灵敏度的影响。该报告还与下一阶段LEGEND-1000的技术设计相关。LEGEND-1000将面向吨级锗探测器阵列,需要进一步降低材料放射性本底并优化屏蔽结构,因此LEGEND-200的本底结果可作为下一代实验设计的重要输入。