《PandaX-II暗物質實驗中的中子本底研究》是依託上海交通大學，由諶勛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PandaX-II暗物質實驗中的中子本底研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：諶勛
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將對PandaX實驗中的中子本底的性質和期待事例率進行研究。PandaX-II是一個位於中國錦屏地下實驗室的大型暗物質直接探測實驗。該實驗使用了液氙作為探測物質，在一段時間內將是正在運行的同類型實驗中最大也是最靈敏的實驗。在該實驗當中，由於期待的信號事例數很低，因此區分真實的信號和本底至關重要。中子本底來源於探測器中重的放射性同位素的衰變或者alpha粒子的捕獲過程，它會與氙原子核產生核反衝信號，這個信號無法和暗物質與原子核產生的核反衝信號區分開來。然而，研究中子本底的信號性質能夠為區分核反衝和電子反衝提供重要的判據，從而排除掉絕大部分的其它本底事例；此外，基於其性質能夠對本底水平中的中子貢獻作出精確預言，從而為暗物質尋找的數據分析提供重要的參數。
結題摘要
暗物質粒子的直接探測是當前非加速器粒子物理研究的熱點問題。位於中國錦屏地下實驗室的PandaX-II實驗是基於液氙的大型暗物質直接探測實驗，它通過捕捉暗物質與氙原子核反衝中產生的閃爍光和電離信號來探測暗物質。由於可能的碰撞事例率非常低，在該實驗中的本底控制和研究就顯得尤為重要。 中子本底是PandaX實驗中的重要本底，單次散射的中子本底很難和真正的暗物質信號分辨開來，此外，基於放射源的中子刻度是理解暗物質信號特徵的重要手段之一。因此，本項目致力於研究PandaX-II實驗中的中子本底，給出其精確預言。 我們利用特別製作的低活度AmBe放射源對PandaX-II進行了刻度，通過數據對蒙特卡洛模擬進行了修正。我們對PandaX-II實驗中來自不同組件的放射性中子的事例進行了模擬，在套用來自刻度數據的修正之後，根據測量所得的組件的放射性元素的豐度估算了總的中子事例數，從而得到中子本底的信號分布，這個分布被套用於PandaX-II的正式物理分析當中，估計的事例數和最終的擬合結果相符合，成為PandaX-II實驗的本底分析的關鍵一環。此外，我們還研究了由S1信號和S2信號的偶然符合所導致的本底，這是在全世界大型液氙暗物質探測器中所進行的首次研究，我們發展了一套基於加速決策樹的方法，有效降低了該本底在最終候選事例中的比例，從而提高了對暗物質搜尋的靈敏度。
