常进：科学家如何探测暗物质？(4)

人们弄清楚了高能粒子都是可见的，通过可见的高能粒子碰撞，产生看不见的暗物质粒子。
世界上最大的加速器在瑞士，有两个大的实验装置，一个是ATLAS，一个是CMS，这两个设备都耗资10亿元以上，用来探测最高能的基本粒子。在暗物质问题上，已经工作了五六年了，还没有取得任何革命性的进步。对暗物质不同的模型，提出了一些限制，但是没有根本性的找到暗物质粒子。
第二种方法，在地下直接探测。即在地下直接探测暗物质粒子与普通原子核碰撞产生的信号。
暗物质粒子和普通原子也许会存在碰撞，就像两个小球碰撞一样。暗物质不可见，但是暗物质和普通的原子核碰撞以后，普通的原子核会动起来，如果原本静止的原子核动了一下，就可能是暗物质碰撞引起的。这种方法就是通过探测暗物质粒子与普通原子核碰撞产生微弱信号来探测暗物质粒子。
为什么要到地底下去呢？
我必须把本底加上。
其一是我们的地面上，使用的一般材料里面都有很微量的放射性元素，这些放射性元素衰变的时候，发出的能量范围和暗物质粒子碰撞范围一样。
其二是宇宙线，天上随时随地有大量的高能粒子飞到大气里面，高能粒子和大气作用，产生大量次级粒子，这些次级粒子也是暗物质粒子探测的本底。
把宇宙射线本底屏蔽掉，必须放在地底下。放的越深，宇宙射线产生的本底会越低。这种实验很热，韩国、中国台湾都有这样的实验去探测暗物质。
我们国家将在锦屏山地下建世界上最深的地下实验室来探测暗物质。我们国家的实验室深2500米。它不是往地底下去，而是在高山打隧道，在隧道里面建实验室。在四川的锦屏山雅砻江，为了建这个实验室，打了一个隧道，穿过锦屏山。
如果我们要探测暗物质跟原子核的碰撞，现在有三种物质可用于实验，一种是半导体硅，让硅原子和暗物质碰撞。另一种是氙气，氙是惰性气体，大气里面会存在微量的氙。还有氩。
假设暗物质的质量是120个氢原子核，一个人是50公斤，每秒钟是5亿个暗物质粒子穿过你。如果是一个GeV呢，提高10倍，每秒钟有50亿个暗物质粒子穿过你。不要害怕，如果穿过你，和你发生影响了，我们早就探测到暗物质粒子了，现在探测不到就是因为它和你没有发生任何相互作用，我们找不到。
探测方法有两种，一种是时间调制法，一种是事例搜寻。
地球绕太阳转是圆圈，太阳绕银河系也在转。从银河系里面假定一个暗物质风，不停的吹出来。春天，暗物质风和地球运动的方向是一致的。秋天是相反的，绕了一圈，有时跟暗物质同向，有时跟暗物质反向。