世界各地的物理学家都在尝试使用各种策略和探测器来探测暗物质粒子及其与可见物质的相互作用。由于这些粒子不发射、反射或吸收光，迄今为止，它们被证明是非常难以观察的，特别是使用普通的实验方法。
TRIUMF、明尼苏达大学、加州大学伯克利分校和斯坦福大学的研究人员最近提出了一种新方法，可以帮助探测到这些标准模型无法解释的神秘粒子。发表在《物理评论快报》上的一篇论文介绍了这种方法，旨在探测大型中微子探测器中暗示暗物质湮灭到可见物质的信号。
“地球上的DM(通过与地球成分碰撞而被困在地球上的DM粒子)与普通重子物质的相互作用足够强，可以有一个非常大的密度，几乎比银河系DM密度(~ 0.3 GeV/cm3)大15个数量级，”进行这项研究的研究人员之一Anupam Ray告诉Phys.org。
“现在最大的问题是:如何探测到地球体积中相当丰富的这种DM粒子?”由于它们的动能很小(~ 0.03 eV)，在传统的直接检测实验中几乎不可能检测到它们，因为这些实验对如此低能量的沉积不敏感。因此，我们正在考虑检测这种DM颗粒的新方法。”
Ray和他的同事们建议，与其像目前大多数直接探测所做的那样，寻找DM粒子散射的信号，不如研究它们的湮灭信号。这些是DM湮灭时产生的信号，或者换句话说，当它们与其他粒子碰撞并湮灭时，在此过程中释放能量。
与散射信号相比，湮灭信号并不局限于微小的动能，因此它们可能更容易寻找和检测。由于地球上的DM粒子理论上是丰富的，研究人员建议通过在大体积中微子探测器(如超级神冈探测器)中寻找暗示它们湮灭的信号来寻找它们。这是一个位于日本池野山下的大型切伦科夫探测器，它被用来研究来自太阳、超新星、大气和其他来源的中微子。
“地球上与普通重子物质强烈相互作用的DMs大量存在于任何大体积中微子探测器中，比如超级神冈探测器，”雷解释说。“如果它们在超级神冈基准体积内湮灭，可能会产生可观察到的特征。Super-K可以很容易地搜索这些湮灭产物，并且从这些搜索中，可以提供对DM参数前所未有的灵敏度。重要的是要强调，即使这些强烈相互作用的地球DM粒子只占整个DM密度的很小一部分(没有理由相信DM是由单一物种组成的)，我们提出的方法也可以提供世界领先的DM参数灵敏度。”
这组研究人员最近的工作介绍了一种新方法，可以帮助探测地球强相互作用的DM粒子，理论上这种粒子非常丰富，但迄今为止很难观察到。即使这些特定的粒子只占目前DM密度的一小部分，这种新方法也可以非常好地工作，因此可以为正在进行的DM搜索做出贡献。
“我们现在想要探索来自强相互作用的地球DM的中微子特征，”雷补充说。“在这项研究中，我们对相对较重的DM质量(例如DM质量为10 GeV或更高)不敏感。因为，随着DM变重，它们向地球中心集中，因此，它们在超级神冈内的数量密度显着减少，导致信号可以忽略不计。然而，通过使用中微子信号，我们有望探测重DM参数空间。”
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我是上善若水的签约作者“晨楷”！
希望本篇文章《探索中微子探测器中的强相互作用暗物质新探测方法》能对你有所帮助！
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