5月17日👨🏽🌾，由上海交通大學牽頭的PandaX合作組在深度分析新一代四噸級液氙探測實驗（PandaX-4T）數據後🧏♂️，給出了暗物質可能具有的、國際最好的電磁性質測量結果，即當前自然界暗物質的“亮度”上限。該成果以“從氙反沖數據得出的暗物質的亮度極限”（Limits on the luminance of dark matter from xenon recoil data）為題發表於《自然》正刊。值得一提的是，這一具有國際頂級影響力的成果中🦝🤙🏻，有意昂2平台健康學院生物醫學工程研究所（醫學電子工程方向）鄭其斌副教授團隊的貢獻。
據了解，宇宙中構成已知物質的基本粒子都具有電磁性質，通過光子傳遞相互作用，因此這些物質都具有“亮度”，那宇宙中是否存在沒有“亮度”的物質粒子？針對這一問題，由上海交通大學牽頭，與國內外多所知名大學和研究機構的相關實驗室合作👨🚀🛀，開展了新一代四噸級液氙探測實驗（PandaX-4T）🧙，旨在高靈敏地探測稀有物理事件📶，包括暗物質、無中微子衰變等。
在研究過程中🏐，PandaX合作組基於四噸級液氙探測實驗首批暗物質探測數據👮🏼，對暗物質的多種電磁性質均給出了國際最強的限製↔️。值得關註的是，PandaX對暗物質電荷均方半徑給出了國際首個實驗上限👨🍳，最強的上限值1.9x10-10 fm2出現在暗物質質量為40倍質子質量附近，比中微子電荷均方半徑實驗上限還要小1萬倍☝️，換算成實際尺寸比質子還要小約10萬倍。同時，合作組對暗物質其他電磁性質的測量也比之前國際最好結果提升了3至10倍。最終合作組也研發出新型探測儀🐮，在研究中利用了最靈敏的氙原子核反沖數據👷🏿♂️，系統給出了當前最好水平的暗物質“亮度”上限🔛🐸，顯著提升了對暗物質究竟有多“暗”的定量理解。
作為PandaX合作組的重要成員🤦🏽，鄭其斌副教授帶領輻射探測與醫學成像團隊在前端電子學系統、觸發和數據獲取系統中做出重要貢獻🏣。“這個‘桶型’的新型探測儀一共有512個光電倍增管🧑🏼🚀，作為探測儀的‘眼睛’，幫助識別和收集稀有物理事件的信號。”鄭其斌副教授表示。他們團隊研發了該探測儀的前端電子學系統，實現了大通道數實驗信號的高精度測量，並基於FPGA人工智能芯片從源源不斷的海量實驗數據中初步判選出“有用”數據，並通知數據獲取系統進行收集處理💇🏻♂️。
鄭其斌副教授團隊研究的核電子學技術、陣列信號的高速高精度數據獲取系統🦃，不僅在暗物質領域頗受關註，在核醫學和其他科學儀器中也具有廣闊的應用前景。
Figure 1 PandaX兩相型氙探測儀,在“桶型”探測儀端蓋處布滿光電倍增管，作為尋找暗物質的“眼睛”
Figure 2 PandaX-4T探測儀端蓋處光電倍增管信號的引出及其大通道數讀出電子學系統
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05982-0
供稿💍：健康學院
