中國暗物質實驗合作組

中國暗物質實驗合作組（China Dark matter EXperiment， CDEX）是由清華大學主導的研究機構，四川大學、南開大學、中國原子能科學研究院、北京師範大學、雅礱江流域水電開發有限公司等多家單位組成的科研機構。

基本介紹

• 中文名：中國暗物質實驗合作組
• 外文名：China Dark matter EXperiment, CDEX
• 機構隸屬：清華大學

發展歷史

中國暗物質實驗研究團隊正式成立於2009年。

研究團隊於2010年起，在中國錦屏地下實驗室（China JinPing underground Laboratory, CJPL）開始暗物質直接探測研究（CDEX-1）。合作組自主設計國際單體質量最大的1公斤級點電極高純鍺探測器單元，並在錦屏地下實驗室中搭建了完整的實驗系統開展實驗，於2013年發表了暗物質問題提出八十多年來我國首個自主暗物質直接探測的物理結果，開始在暗物質直接探測的國際舞台上嶄露頭角。2014年，合作組利用反符合甄別技術和體事例/表面事例甄別方法，將自旋相關暗物質的靈敏度提高了一個量級，不僅得到了國際點電極高純鍺自旋相關暗物質探測實驗的最好結果，而且完全排除了使用同類技術的美國CoGeNT實驗組宣稱的發現暗物質的區域（美國CoGeNT實驗組的研究成果自2011年發表後，引用次數超過900次。），這也是暗物質直接探測歷史上第一次對疑似暗物質事例的確定性排除。2018年初，合作組基於進一步降低閾值和本底水平的新型1公斤級點電極高純鍺探測器，又發表了4 GeV以下自旋相關暗物質探測國際最靈敏結果。

研究團隊進行到第二階段CDEX-10實驗。與CDEX-1不同， CDEX-10替換了不利於提高探測器質量的冷指製冷技術，在國際上首次採用液氮直冷方式，使用由三串探測器（每串探測器內部包含了三個1公斤量級的點電極高純鍺探測器）構成的總質量約10 kg的點電極高純鍺探測器陣列進行暗物質直接探測實驗。這項實驗成果是CDEX-10實驗的第一個物理成果。

中國暗物質實驗研究團隊正在錦屏地下實驗室二期空間安裝一個容積1700 m3的大型液氮恆溫器，預計將於2018年底可以投入使用。屆時，CDEX-10實驗將會在該大型恆溫器內運行，為未來噸量級暗物質直接探測實驗奠定基礎。

組織機構

中國暗物質實驗研究團隊由清華大學（工程物理系）主導，聯合四川大學、南開大學、中國原子能科學研究院、北京師範大學、雅礱江流域水電開發有限公司等多家單位組成。

主要職能

中國暗物質實驗研究團使用點電極高純鍺探測器進行暗物質直接探測研究，計畫未來使用噸量級的點電極高純鍺探測器陣列進行暗物質直接探測和無中微子雙貝塔衰變的測量。

科研成果

該合作組利用一種國際首創的高純鍺探測系統，在一定範圍內將暗物質直接探測靈敏度提高到國際最高水平。相關研究成果已線上發表於國際物理學頂級期刊《物理評論快報》。這項實驗成果是CDEX－10實驗的第一個物理成果。

此次中國暗物質實驗合作組（CDEX）利用獨特的高純鍺探測系統在4－5個千兆電子伏特能量範圍內給出暗物質自旋無關散射截面的最新上限，這是當前正式發表的該能區世界最好結果。

論文通訊作者、清華大學工程物理系教授岳騫介紹，高純鍺是一種純度非常高的半導體材料，國際上若干實驗組把高純鍺晶體作為靶材料和探測器進行暗物質直接探測實驗。