日前，中科院參與的-4T實驗在利用純電離信號搜救質(zhì)子以下質(zhì)量的光暗物質(zhì)方面取得了世界最好的成果。 研究成果發(fā)表在《 》上，并獲得“編輯推薦”[Phys.Rev.Lett.130,]（e-4T）。
圖1：PRL“編輯精選”簡介
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DOI：10.1103/.130。
圖2：氙核外輕質(zhì)暗物質(zhì)和電子散射的探測原理
暗物質(zhì)的直接探測實驗對質(zhì)量在GeV/c2以上的重暗物質(zhì)與原子核之間的相互作用提出了越來越多的限制，而尋找較輕的暗物質(zhì)已成為近年來的研究熱點(diǎn)。 輕質(zhì)暗物質(zhì)和電子在核外的散射可以形成微弱的電子散射信號（圖2）。 該信號可能僅由一些電離電子形成，而探測器中的其他微小“波紋”可能會成為背景。 前幾年的國際實驗在這個能量范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量難以理解的“過?！保荒軐Π滴镔|(zhì)畫出極其保守的限制。 -4T實驗進(jìn)行了“盲分析”（分析到最后一步才能看到真實的篩選例子），通過純電離波的篩選，檢測閾值從傳統(tǒng)的1keV顯著提高到70eV，并借助校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和其他能量區(qū)域的化學(xué)風(fēng)暴的波形特征抑制了背景。 分析團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在3到10個電離電子信號范圍內(nèi)，大部分背景都是由探測器電極上的微小放電組成原子物理ppt，并根據(jù)專門收集的電極放電數(shù)據(jù)給出了對這部分背景的期望。 首次實現(xiàn)了液氙實驗?zāi)芰繀^(qū)的完整背景模型。 “盲盒”打開后，最終在0.55噸年（64.7天）的爆炸中檢出105個候選病例，符合背景預(yù)期，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的暗物質(zhì)信號超標(biāo)。 借助這些數(shù)據(jù)，給出了-4T用于40MeV/c2至10GeV/c2范圍內(nèi)的光暗物質(zhì)與電子之間的短程相互作用，或者在40MeV/c2至10GeV/c2范圍內(nèi)的光暗物質(zhì)與電子之間的長程相互作用。 /c2 至 10GeV/c2。 國際上最嚴(yán)格的限制（圖3）。 該研究成果將該檢測的靈敏度提高了一個數(shù)量級，并檢驗了輕質(zhì)暗物質(zhì)殘余密度產(chǎn)生的兩個重要機(jī)制（冷卻解耦入和熱解耦出機(jī)制）。
圖 3：輕質(zhì)量暗物質(zhì)和電子的散射截面限制
中國科學(xué)技術(shù)院林清院士、廣州交通大學(xué)數(shù)理天文學(xué)院副院長孟越、周寧院士共同帶領(lǐng)分析團(tuán)隊完成分析原子物理ppt，并為共同通訊作者的紙張。
該實驗得到了教育部、科技部、上海市、四川省的大力支持，是國家自然科學(xué)基金委批準(zhǔn)的重大項目。 實驗主辦單位為北京交通大學(xué)，合作單位包括中國科學(xué)技術(shù)研究院、山東大學(xué)、北京大學(xué)、中山大學(xué)、北京民航航天大學(xué)、南開大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、原子能研究所和中科院等。雅礱江流域水電開發(fā)有限公司共有90余名科研人員參加，日本、法國、西班牙、泰國的部分科研單位也參加了國際合作。 該實驗得到了復(fù)旦大學(xué)與雅礱江流域水電開發(fā)有限公司共同建設(shè)和管理的中國錦屏地下實驗室的支持。