5月17日，上海交通大学牵头的PandaX合作组在深度分析新一代PandaX-4T液氙探测实验数据后，对暗物质可能具有的电磁性质给出了国际最好的测量结果。该成果以“从氙反冲数据得出的暗物质的亮度极限”(Limits on the luminance of dark matter from xenon recoil data)为题在Nature期刊上发表。
上海交通大学物理与天文学院博士生宁旭阳为该论文的第一作者，周宁教授为该论文的通讯作者，李政道研究所副所长、物理与天文学院特聘教授刘江来为PandaX合作组的首席科学家。
宇宙中构成已知物质的基本粒子都具有电磁性质，通过光子传递相互作用。因此，这些物质都具有“亮度”(luminance)，即使是电中性的粒子也不例外。宇宙中是否存在没有“亮度”的物质粒子?暗物质粒子是否存在“亮度”，一直是全世界科学家试图回答的基本问题。
2009年起，PandaX合作组利用锦屏地下实验室极低辐射本底环境，研制了三代液氙探测器(PandaX-I、PandaX-II、PandaX-4T)，并开展了一系列针对暗物质和中微子的实验研究。新一代的PandaX-4T是国际首个投入运行的多吨级液氙探测实验，比同类的美国的LZ实验和欧洲的XENONnT实验提前一年多时间投入运行。PandaX-4T在2021年发布了首批0.63 吨·年曝光量的暗物质探测数据，并给出了暗物质和氙原子核通过极短程相互作用碰撞的最灵敏搜寻结果。
基于PandaX-4T实验首批暗物质探测数据，PandaX团队通过似然度拟合方法对暗物质可能的电磁性质开展了系统寻找。研究表明，数据中未发现超出本底的暗物质信号：以暗物质电荷均方半径为例，信号区中预期本底事例大约是10个，而实验数据中仅发现了6个碰撞事例，符合本底的统计涨落。根据观测数据，团队对暗物质的多种电磁性质均给出了国际最强的限制。值得指出的是，PandaX对暗物质电荷均方半径给出了国际首个实验上限，最强的上限值——1.9×10-10fm2——出现在暗物质质量为40倍质子质量附近，比中微子电荷均方半径实验上限还要小1万倍，换算成实际尺寸比质子还要小约10万倍!PandaX对暗物质其他电磁性质的测量也比之前国际最好结果提升了3-10倍。PandaX的研究利用了最灵敏的氙原子核反冲数据，系统的给出了当前最好水平的暗物质“亮度”上限，显著提升了对暗物质究竟有多“暗”的定量理解。
PandaX实验得到了教育部、科技部、上海市、四川省的大力支持，是自然科学基金委立项的重大项目。PandaX实验的合作单位包括山东大学、北京大学、中国科学技术大学、中山大学、北京航空航天大学、南开大学、复旦大学、原子能科学研究院以及雅砻江流域水电开发有限公司等，共有90多位科研工作者参与，美国、法国、西班牙、泰国部分科研单位也参与国际合作。PandaX实验得到了中国锦屏地下实验室的长期支持，该实验室由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同建设、管理。PandaX项目和人才还得到了香港鸿文基金会、腾讯基金会和阳阳发展基金的资助。
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