《面向暗物質和中微子實驗的液氙探測器回響特性研究》是依託上海交通大學，由符長波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向暗物質和中微子實驗的液氙探測器回響特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：符長波
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，基於液氙的探測器在暗物質直接探測和無中微子雙貝塔衰變實驗中有了很大的發展，大大的提升了這些實驗的靈敏度。然而，液氙探測器在低能區的回響特性還具有很大的不確定性，這使得對暗物質探測的精確度不夠高。特別是在對低質量暗物質的探測方面，液氙實驗與其它實驗沒法做準確的比較。在測量中微子絕對質量的無中微子雙貝塔衰變實驗中，液氙探測器的能量解析度也還有待提高。本申請項目計畫採用一個特別設計的小型液氙探測器對低能量的電子反衝和核反衝在液氙中的回響特性進行系統性的測量，增加這方面的實驗數據量，並減小已有測量數據的誤差。同時研究提高液氙探測器能量解析度的方法。這些研究和實驗數據的獲得將有效的提高下一代暗物質和中微子實驗的精確度。
結題摘要
暗物質是當今基礎物理科學的主要問題之一。暗物質理論認為暗物質主要候選者(WIMP)之一與普通物質作用形式,以與物質原子核間的彈性碰撞為主(稱為核反衝)。現如今幾個大型的深地液氙暗物質探測實驗,如LUX、XENON100、PandaX等,都是以此種作用的暗物質為主要探測目標。相對於傳統的鍺探測技術,氙的價格相對便宜,使得建造噸級甚至更大的探測器成為可能。利用液氙探測此類暗物質的優勢在於,液氙能夠有效的區分此類暗物質核反衝和由背景伽馬射線為主要來源的電子反衝(與原子外殼層電子作用),從而顯著降低暗物質探測的本底,提高探測靈敏度. 然而,這種新型探測技術本身還有一系列尚未被研究透徹的性質,包括如何提高它的能量解析度,低能區的閃光和電子產額等。目前國際上對於低能核反衝的信號研究仍有提升的空間,對於低能電子反衝的測量則相對非常匱乏。 通過本項目的實施，研究並精確測量液氙的各種性質,包括：電子反衝與核反衝信號相應、電子反衝漲落信號模型.以及超高純度氙雜質的測量方法等。項目利用實驗室搭建的高靈敏時間投影室(TPC)探測器研究液氙介質中低能量信號的回響過程,從而為所有基於液氙的暗物質探測實驗提供更為精確的能標,對於暗物質的實驗闡述起到積極的作用。同時通過研究小型液氙探測器中的信號,有助於為下一代高靈敏暗物質探測器的研發，特別是為將來建造噸級甚至十噸級的液氙探測器用於暗物質和中微子的探測打好基礎。
