IT之家 8 月 16 日消息，中國科學技術大學宣布，該校自旋磁共振實驗室杜佩之特任研究員與國際合作組合作，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局限，將可探測參數空間擴寬兩個數量級，為未來空間暗物質探測提供了理論基礎。

IT之家查詢發現，相關成果已于 7 月 31 日發表于《物理評論快報》上，并被選為編輯推薦文章。杜佩之特任研究員為本文共同一作和通訊作者。該項目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，為未來空間暗物質探測提供了理論基礎。

探測暗物質的本質對于完善粒子物理的標準模型，理解宇宙形成與演化至關重要。目前，暗物質探測已經是粒子物理、天體物理、宇宙學以及精密測量物理等領域的共同前沿。

近三十年來，國內外眾多地面暗物質直接探測實驗在暗物質參數空間探索中作出系列重要貢獻。然而，地面實驗對于強相互作用暗物質存在探測盲區。

理論研究表明，暗物質可能存在與已知帶電粒子相互作用很強的組分。這類強相互作用暗物質在穿過地球大氣時發生多次散射，導致能量大幅衰減，使其無法在地面探測器上產生可觀測信號。克服這一探測局限，亟需研發全新探測方法，是當前暗物質探測的前沿挑戰。

▲ 詹姆斯?韋布空間望遠鏡

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的優勢。現有的空間探測器中，詹姆斯?韋布空間望遠鏡攜帶紅外探測器（低閾值），并且噪聲相對較低，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”（隔絕外界光源的數據）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，并且可能蘊含暗物質的信號。

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，擴寬可探測參數區間達兩個數量級，并且將宇宙中此類強相互作用暗物質在總暗物質的豐度占比限制為 0.4% 以下。

詹姆斯?韋布空間望遠鏡對強相互作用暗物質參數空間的約束（藍色區域）。黃色區域為現有地面暗物質直接探測實驗約束。

中國科大表示，本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以及可行性。本研究的分析方法可運用到其他空間望遠鏡數據，進一步探索暗物質未知參數空間，并且為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。