[中國科學報]研究揭示空間探測器探測強相互作用暗物質獨特優勢

中國科學技術大學特任研究員杜佩之與國際科研人員合作，利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡數據進行強相互作用暗物質直接探測研究，成功克服地面實驗的探測侷限，擴寬可探測參數空間達兩個數量級。

該研究揭示了空間探測器在強相互作用暗物質探測中的優勢和可行性，爲未來空間暗物質探測奠定了理論基礎。研究成果近日發表於《物理評論快報》，並被選爲編輯推薦文章。

探測暗物質的本質對於完善粒子物理的標準模型、理解宇宙形成與演化至關重要。近30年來，國內外諸多地面暗物質直接探測實驗爲暗物質參數空間探索作出系列重要貢獻。然而，地面實驗對於強相互作用暗物質存在探測盲區。克服這一探測侷限，研發全新探測方法成爲當前暗物質探測的前沿挑戰。

空間探測器因不受地球大氣的阻隔，在探測強相互作用暗物質方面有獨特優勢。在現有空間探測器中，詹姆斯·韋布空間望遠鏡攜帶紅外探測器，噪聲相對較低，因此是探測低質量強相互作用暗物質的良好平臺。

研究團隊選取詹姆斯·韋布空間望遠鏡近紅外譜儀的“暗圖像”進行分析。這類數據因不受外界光源的影響，可以很好地標定環境噪聲，如宇宙射線以及儀器自身噪聲。研究團隊提出了新的暗圖像處理方法，有效排除高能事件干擾，得到暗物質的全新約束。此約束填補了地面實驗的探測空白，擴寬可探測參數空間達兩個數量級，並且將宇宙中此類強相互作用暗物質在總暗物質的丰度佔比限制爲0.4%以下。

研究人員介紹，此次研究揭示了空間探測器探測強相互作用暗物質的獨特優勢及可行性。研究的分析方法可運用於其他空間望遠鏡數據，進一步探索暗物質未知參數空間，併爲未來空間暗物質探測器的設計及數據處理提供堅實的理論支撐，在暗物質直接探測領域發揮重要作用。（記者王敏）