科研进展

PandaX-II合作组发表轴子探测结果

2017年11月1日,《物理评论快报》在线发表了上海交大牵头的PandaX-II实验在轴子(axion)探测方面的最新结果 (同一期的《快报》也发表了PandaX-II54吨天的WIMP暗物质探测结果)。实验未发现轴子的踪迹,从而进一步压缩了轴子所可能存在的参数空间。

轴子是理论物理学家为了合理解释强相互作用中CP守恒而提出的一种玻色子。同时轴子及一些类轴子粒子(axion-like partiles, ALP)也能作为暗物质的一种候选粒子,因此目前国际上有很多合作组正在进行轴子的搜索。根据理论预测,轴子可能存在与电子的耦合,从而能够将自己的全部能量转移给电子。实验物理学家通过测量这些意外获得能量的电子的信息,便能够确定轴子的质量和同电子的耦合常数。

PandaX-II是目前世界上正在运行的最大的地下暗物质探测实验之一,实验采用高纯氙为探测介质,在千电子伏特能区的稀有事例的探测上具有极高的灵敏度。在这次的数据分析当中,PandaX-II采用了大约80天的数据量就获得了国际同类实验中最为领先的结果。该结果将千电子伏能量区域内,来自太阳的轴子与电子间的耦合常数限制在小于4.35×10-12的范围内,而星际类轴子粒子的耦合常数则限制在1×10-13以下。

PandaX-II对太阳轴子-电子耦合常数的上限(上图红线)

这是PandaX-II实验第四篇发表在《物理评论快报》上的文章。随着实验的继续运行,PandaX合作组将积累更多的数据,取得更多的成果。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.181806