어두운 광자에 대한 탐지 제약 조건을 식별하는 연구

4 월 13, 2020

잉그리드 파델리,Phys.org

특징

미래의 도식도-100 실험. 신용:그녀는 외.

과거의 우주론 및 천체 물리학 적 관측은 우주의 에너지 밀도의 4 분의 1 이상이 암흑 물질로 알려진 비 전통적인 유형의 물질로 구성되어 있음을 시사합니다. 이 유형의 물질은 빛을 흡수,방출 또는 반사하지 않는 입자로 구성된 것으로 생각되므로 기존의 검출 방법을 사용하여 직접 관찰 할 수 없습니다.

전 세계 연구자들은 우주에서 암흑 물질을 탐지하기위한 연구를 수행했지만 지금까지 그 중 어느 것도 성공하지 못했습니다. 약하게 상호 작용하는 거대한 입자(겁쟁이)인 암흑 물질에 대한 선호 후보조차도 아직 실험적으로 관찰되지 않았다.

중국 암흑물질실험협력은 청화대학교와 중국의 다른 대학들의 대규모 연구팀으로,최근 암흑물질후보를 암흑광자로 알려진 다른 가능한 암흑물질후보를 찾아보았다. 검색이 실패하는 동안,자신의 논문,물리적 검토 편지에 발표,미래의 연구를 알릴 수있는 어두운 광자 매개 변수에 대한 새로운 제약을 식별.

“가상의 보이지 않는 입자 인 암흑 광자는 매력적인 암흑 물질 후보이며,암흑 물질과 정상 물질 사이의 새로운 상호 작용 매개체가 될 수있다”고 연구를 수행 한 연구원 중 한 명인 키안 왕위는 말했다 Phys.org.”암흑 물질의 연구 및 탐지는 입자 물리학의 표준 모델 확장에 기여하고 우주에 대한 지식을 확장 할 수 있습니다.”

이 CDEX 협력해 왔습 검색에 대한 빛이 어둠에 대한 문제이 지금 몇 시간을 사용하여,10kg p-type 점 접촉 게르마늄 검출기를 설치에서 중국진핑 지하실험실(CJPL). 2400 미터의 바위가 쌓인 세계에서 가장 깊은 지하 연구 시설입니다.

연구자들에 의해 사용되는 검출기는 20 센티미터 두께의 고순도의 무산소 구리로 둘러싸인 3 개의 삼중 원소 게르마늄 검출기 현으로 구성되어 있으며,이는 주변 방사능에 대한 수동 차폐 역할을합니다. 이 계기는 액체 질소에서 직접 상대적으로 차가운 온도를 유지하기 위하여 가라앉힙니다.

“암흑 광자는 광자의 광전 효과와 유사한 과정에서 게르마늄 검출기에서 전자로의 흡수 및 변환을 통해 실험적으로 검출 될 수있다”고 왕위는 설명했다. “강렬한 광자 소스(예:태양)는 어두운 광자를 찾는 훌륭한 플랫폼을 제공합니다. 100 전기차의 범위에서,점 접촉 게르마늄 검출기의 낮은 에너지 임계 값은 어두운 광자의 연구에 특히 적합하다.”

최근 논문에서 왕위와 그의 동료들은 2017 년 2 월에서 2018 년 8 월 사이에 태양 광 암흑 광자와 어두운 광자,두 개의 암흑 물질 후보를 검색하여 수집 된 데이터를 분석했습니다. 연구자들은 이러한 후보 중 하나를 가리키는 신호를 관찰 할 수 없었지만 어두운 광자와 광자 사이의 효과적인 운동 혼합 매개 변수에 대한 제약 조건을 설정했습니다.

“암흑 물질에 대한 매력적인 후보이자 암흑 물질과 정상 물질 사이의 새로운 가능한 상호 작용 매개체로서,암흑 광자는 더 많은 이론적 및 실험적 노력에 매력적이다”고 왕위는 말했다. “우리의 연구는 새로운 공간 매개 변수를 조사하고 직접 탐지 실험 중 태양 광 어두운 광자에 대한 가장 엄격한 제한을 설정했습니다.”

왕위와 그의 동료에 의해 수행 된 최근의 연구는 특히 어두운 광자에 대한 암흑 물질에 대한 미래의 검색을 알릴 수있는 몇 가지 가치있는 새로운 피드백을 제공합니다. 더욱이,그들의 연구는 겁쟁이와 핵과의 탄성 산란 탐지 채널을 넘어 다른 암흑 물질 후보를 탐구하는 데 현재 전 세계적으로 관심을 강화시킵니다.

“빛의 암흑 물질에 대한 탐색을 더욱 진전시키기 위해,우리는 향후 2 년 내에 주변 방사능으로부터의 차폐가 6 미터 두께의 액체 질소에 의해 제공되는 새로운,더 큰 액체 질소 저온 탱크에 약 1700 평방 미터의 부피를 가진 새로운 액체 질소 저온 탱크에 디엑스-10 검출기 어레이를 다시 설치할 것”이라고 왕위는 말했다. “추가 게르마늄 검출기,최대 약 100 킬로그램,감소 된 배경과 높은 검출 효율과 저온 탱크에 배포 할 계획이다.”

더 많은 정보:지.그녀는 외. 어두운 광자에 대한 직접 탐지 제약 중국 금평 지하 실험실 실험,물리적 검토 편지(2020). 도이:10.1103/피 레브 렛.124.111301

저널 정보:물리적 검토 편지

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