《新型HPGe探測器開展0υ2β實驗的關鍵技術問題研究》是依託清華大學，由岳騫擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型HPGe探測器開展0υ2β實驗的關鍵技術問題研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：岳騫
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
0υ2β實驗可測量中微子質量、確定中微子是否是其自身反粒子、驗證總輕子數不守恆等一些關鍵物理學問題，是粒子物理學、宇宙學等領域重要前沿研究課題。HPGe探測器測量76Ge 0υ2β衰變過程具有諸多優勢，當前中微子質量最低下限就是由HPGe探測器測得。國際上已經進入噸量級76Ge 0υ2β的前期研究階段，面臨諸多挑戰，研究進展較慢。.本項目利用錦屏地下實驗室低宇宙線環境和配套的被動和主動禁止體，對公斤量級PCGe和BEGe探測器開展實驗測量和模擬研究，理解和掌握76Ge 0υ2β實驗2.039MeV目標能區的本底強度、種類和來源等，發展基於PCGe和BEGe探測器的脈衝波形甄別技術，對Ge探測器單點和多點事例、表面和內部事例進行有效甄別。通過深入研究HPGe探測器的幾個關鍵技術問題，依託錦屏地下實驗室優勢，為我國未來開展國際水平的76Ge 0υ2β實驗奠定良好的技術基礎。
結題摘要
高純鍺探測器開展鍺-76雙貝塔衰變實驗具有諸多技術優勢。本項目主要基於創新發展的極低能量閾值的點電極高純鍺探測器良好的低閾值、低本底、高能量解析度和寬的動態範圍的特點，對鍺-76雙貝塔衰變的一些關鍵技術問題進行研究，主要包括：公斤量級的點電極高純鍺系統的搭建和性能研究、理解和掌握2MeV附近鍺-76雙貝塔衰變能區的本底來源、種類和強度進行研究，並發展單點事例和多點事例的甄別能力。通過本項目的研究，在如下幾個方面取得了非常好的進展：建立了兩個基於公斤量級點電極高純鍺探測器的實驗系統，配套建設了鉛、銅等材料組成的被動禁止體以及僅靠高純鍺探測器探頭的高純碘化鈉探測器組成的主動反符合探測器，並開展探測器系統刻度研究和實驗運行，獲得了雙貝塔能區報告的實驗數據；通過對實驗數據進行分析，得到了雙貝塔衰變能區的本底能譜，並利用探測器自身的非常微弱的放射性雜質核素的特徵峰對探測器進行了能量刻度；對探測器雙貝塔衰變能區的本底來源進行了實驗研究，結合模擬研究，給出了探測器內部宇生放射性、探測器附近電子學和結構材料放射性、探測器外部禁止材料放射性等不同來源的本底貢獻和相對強度關係；得到了探測器系統鍺-76雙貝塔衰變能區的本底水平，約為當前國際最靈敏的高純鍺雙貝塔衰變實驗GERDA實驗組二期2016年實驗本底水平的1000倍。這是目前我國高純鍺探測器雙貝塔衰變能區得到的最低水平的計數率，並且了解高能區的本底來源，為下一步採取有效措施降低探測器本底水平，開展更高靈敏度的雙貝塔衰變實驗奠定了很好的技術基礎。項目組發表了多篇高水平研究論文。
