中微子在液氙探测器中的信号研究
发布时间：2021-01-27 21:59
中微子是构成自然界的最基本的粒子之一。在标准模型所包含的十七种粒子中,有三种基本粒子是中微子,分别是:电子中微子,μ中微子和τ中微子。他们质量极小,不带电,穿透力强,很难与其他物质发生反应,极难被探测。PandaX是运用二相型液氙时间投影室技术的暗物质直接探测实验。来自宇宙中的中微子,尤其是太阳中微子,也可以和氙原子通过相干核弹性散射过程、电弱过程乃至可能的中微子磁矩发生相互作用,进而在液氙探测实验上产生核反冲或者电子反冲信号。因此,PandaX实验除了可以探测暗物质粒子,对宇宙中中微子的测量也有很强的灵敏度。另外,在超新星爆发的过程中,超新星中微子会先于光子从超新星逸散出来。因此,一旦有超新星爆发事件发生,人们通过粒子探测手段会先于光学探测得到信息。PandaX实验可以利用其对中微子探测的优势,加入超新星预警系统（SNEWS）,并负责为超新星爆发提供早期预警。本篇文章主要研究太阳中微子和超新星中微子在液氙探测器中产生的信号的数目。具体分为以下步骤:首先确定所研究的中微子在地球当中的通量;其次确定中微子在探测器中可能发生的反应类型以及各种反应类型的反射截面;最后根据中微子在地球上的通量...
【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TPC工作原理
图 2.2 闪烁光（S1）信号产生过程Fig.2.2 Scintillation light (S1) signal generation process于离子-电子对中的自由电子，在漂移电场的作用下运动到气液交界面，场 拽 到气氙中。在气氙中的高电场的加速下，电子的动能增加，与产生闪烁光信号。这种现象叫作电致发光，而产生的闪烁光信号 S2 也会收集。 和 S2 信号被 PMT 采集的时间差刚好是电子在液氙中漂移的时间，所氙中的漂移速度，可以计算出 S1 信号发生的纵向位置。而电子的漂移动可以忽略不计，所以 S2 信号的水平方向位置就是 S1 信号发生的水平C 技术可以使反冲事件发生（产生 S1 信号）的三维位置得以精确重建。由反冲反应产生的离子-电子对当中，有一部分会重新结合成激发态氙反应产生的离子-电子对发生重结合的概率要高于电子反冲产生的离子-核反冲反应事件中，产生的激发态原子较多，进入到气氙的电子较少， S1 信号的比值要小。在数据分析中，可以因此而分辨电子反冲事例和而降低电子反冲事例带来的本底影响。
图 3.1 中国锦屏地下实验室地理位置图Fig.3.1 Geographic location map of CJPLT 硬件设施验室可以阻挡绝大多数来自外部的宇宙射线本底，然自岩石、混凝土中的放射性物质的伽马和中子本底依由低放射性材料制成的屏蔽系统使探测器与外界隔限，PandaX-I 和 PandaX-II 的屏蔽系统[16]是由多层的结构如图 3.2（a）所示，从外到内的材料依次为，最终可以达到平均每年低于 1 个中子进入到探测器室的 PandaX-4T 则是准备使用水屏蔽系统，如图 3.2（，直径为 10 米的圆柱形不锈钢罐，罐体充满超纯水低本底不锈钢外罐，整个外罐被超纯水包围，使伽马
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dark matter direct search sensitivity of the PandaX-4T experiment[J]. HongGuang Zhang,Abdusalam Abdukerim,Wei Chen,Xun Chen,YunHua Chen,XiangYi Cui,BinBin Dong,DeQing Fang,ChangBo Fu,Karl Giboni,Franco Giuliani,LinHui Gu,XuYuan Guo,ZhiFan Guo,Ke Han,ChangDa He,ShengMing He,Di Huang,XingTao Huang,Zhou Huang,Peng Ji,XiangDong Ji,YongLin Ju,ShaoLi Li,Yao Li,Heng Lin,HuaXuan Liu,JiangLai Liu,YuGang Ma,YaJun Mao,KaiXiang Ni,JinHua Ning,XiangXiang Ren,Fang Shi,AnDi Tan,AnQing Wang,Cheng Wang,HongWei Wang,Meng Wang,QiuHong Wang,SiGuang Wang,XiuLi Wang,XuMing Wang,Zhou Wang,MengMeng Wu,ShiYong Wu,JingKai Xia,MengJiao Xiao,PengWei Xie,BinBin Yan,JiJun Yang,Yong Yang,ChunXu Yu,JuMin Yuan,JianFeng Yue,Dan Zhang,Tao Zhang,Li Zhao,QiBin Zheng,JiFang Zhou,Ning Zhou,XiaoPeng Zhou. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(03)
[2]PandaX暗物质探测实验[J]. 谌勋,季向东,刘江来. 物理. 2015(11)
[3]中微子的未解之谜[J]. 邢志忠,朱景宇. 物理教学. 2015(08)
[4]First dark matter search results from the PandaX-Ⅰ experiment[J]. XIAO MengJiao,XIAO Xiang,ZHAO Li,CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LEI SiAo,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARL Greg,WANG HongWei,WANG JiMin,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIE PengWei,YOU YingHui,ZENG XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(11)
[5]PandaX: a liquid xenon dark matter experiment at CJPL[J]. CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HE Ming,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,SHI YuJie,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARLé Greg,WANG HongWei,WANG JiMing,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIAO MengJiao,XIAO Xiang,XIE PengWei,YE Tao,YOU YingHui,ZEN XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHAO HaiYing,ZHAO Li,ZHOU XiaoPeng,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(08)
[6]CDEX-1 1 kg point-contact germanium detector for low mass dark matter searches[J]. 康克军,岳赛,吴呈城,程建平,李元景,白杨,毕勇,常建平,陈楠,陈宁,陈庆豪,陈云华,庄又澄,邓智,杜强,宫辉,郝喜庆,何庆驹,胡鑫洄,黄瀚雄,黄腾锐,江灏,李浩斌,李荐民,李金,李军,李霞,李新颖,李学潜,李玉兰,廖恒毅,林枫凯,林欣德,刘书魁,吕岚春,马豪,毛绍基,覃建强,任杰,任婧,阮锡超,申满斌,Lakhwinder SINGH,Manoj Kumar SINGH,Arun Kumar SOMA,苏健,唐昌建,曾昭雄,王继敏,王力,王青,王子敬,吴世勇,吴蔚,吴玉成,幸浩洋,徐音,薛涛,杨丽桃,杨松纬,易难,喻纯旭,于昊,余训臻,曾雄辉,曾志,张岚,张蕴华,赵明刚,赵伟,钟苏宁,周祖英,朱敬军,朱维彬,朱学洲,朱忠华. Chinese Physics C. 2013(12)
博士论文
[1]利用PandaX一期的探测器寻找低质量的暗物质[D]. 肖梦姣.上海交通大学 2016
[2]超高纯氪氙低温精馏系统研制与实验研究及优化[D]. 王舟.上海交通大学 2015
本文编号：3003805
【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TPC工作原理
图 2.2 闪烁光（S1）信号产生过程Fig.2.2 Scintillation light (S1) signal generation process于离子-电子对中的自由电子，在漂移电场的作用下运动到气液交界面，场 拽 到气氙中。在气氙中的高电场的加速下，电子的动能增加，与产生闪烁光信号。这种现象叫作电致发光，而产生的闪烁光信号 S2 也会收集。 和 S2 信号被 PMT 采集的时间差刚好是电子在液氙中漂移的时间，所氙中的漂移速度，可以计算出 S1 信号发生的纵向位置。而电子的漂移动可以忽略不计，所以 S2 信号的水平方向位置就是 S1 信号发生的水平C 技术可以使反冲事件发生（产生 S1 信号）的三维位置得以精确重建。由反冲反应产生的离子-电子对当中，有一部分会重新结合成激发态氙反应产生的离子-电子对发生重结合的概率要高于电子反冲产生的离子-核反冲反应事件中，产生的激发态原子较多，进入到气氙的电子较少， S1 信号的比值要小。在数据分析中，可以因此而分辨电子反冲事例和而降低电子反冲事例带来的本底影响。
图 3.1 中国锦屏地下实验室地理位置图Fig.3.1 Geographic location map of CJPLT 硬件设施验室可以阻挡绝大多数来自外部的宇宙射线本底，然自岩石、混凝土中的放射性物质的伽马和中子本底依由低放射性材料制成的屏蔽系统使探测器与外界隔限，PandaX-I 和 PandaX-II 的屏蔽系统[16]是由多层的结构如图 3.2（a）所示，从外到内的材料依次为，最终可以达到平均每年低于 1 个中子进入到探测器室的 PandaX-4T 则是准备使用水屏蔽系统，如图 3.2（，直径为 10 米的圆柱形不锈钢罐，罐体充满超纯水低本底不锈钢外罐，整个外罐被超纯水包围，使伽马
【参考文献】：
期刊论文
[1]Dark matter direct search sensitivity of the PandaX-4T experiment[J]. HongGuang Zhang,Abdusalam Abdukerim,Wei Chen,Xun Chen,YunHua Chen,XiangYi Cui,BinBin Dong,DeQing Fang,ChangBo Fu,Karl Giboni,Franco Giuliani,LinHui Gu,XuYuan Guo,ZhiFan Guo,Ke Han,ChangDa He,ShengMing He,Di Huang,XingTao Huang,Zhou Huang,Peng Ji,XiangDong Ji,YongLin Ju,ShaoLi Li,Yao Li,Heng Lin,HuaXuan Liu,JiangLai Liu,YuGang Ma,YaJun Mao,KaiXiang Ni,JinHua Ning,XiangXiang Ren,Fang Shi,AnDi Tan,AnQing Wang,Cheng Wang,HongWei Wang,Meng Wang,QiuHong Wang,SiGuang Wang,XiuLi Wang,XuMing Wang,Zhou Wang,MengMeng Wu,ShiYong Wu,JingKai Xia,MengJiao Xiao,PengWei Xie,BinBin Yan,JiJun Yang,Yong Yang,ChunXu Yu,JuMin Yuan,JianFeng Yue,Dan Zhang,Tao Zhang,Li Zhao,QiBin Zheng,JiFang Zhou,Ning Zhou,XiaoPeng Zhou. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2019(03)
[2]PandaX暗物质探测实验[J]. 谌勋,季向东,刘江来. 物理. 2015(11)
[3]中微子的未解之谜[J]. 邢志忠,朱景宇. 物理教学. 2015(08)
[4]First dark matter search results from the PandaX-Ⅰ experiment[J]. XIAO MengJiao,XIAO Xiang,ZHAO Li,CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LEI SiAo,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARL Greg,WANG HongWei,WANG JiMin,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIE PengWei,YOU YingHui,ZENG XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(11)
[5]PandaX: a liquid xenon dark matter experiment at CJPL[J]. CAO XiGuang,CHEN Xun,CHEN YunHua,CUI XiangYi,FANG DeQing,FU ChangBo,GIBONI Karl L.,GONG HaoWei,GUO GuoDong,HE Ming,HU Jie,HUANG XingTao,JI XiangDong,JU YongLin,LI ShaoLi,LIN Qing,LIU HuaXuan,LIU JiangLai,LIU Xiang,LORENZON Wolfgang,MA YuGang,MAO YaJun,NI KaiXuan,PUSHKIN Kirill,REN XiangXiang,SCHUBNELL Michael,SHEN ManBing,SHI YuJie,STEPHENSON Scott,TAN AnDi,TARLé Greg,WANG HongWei,WANG JiMing,WANG Meng,WANG XuMing,WANG Zhou,WEI YueHuan,WU ShiYong,XIAO MengJiao,XIAO Xiang,XIE PengWei,YE Tao,YOU YingHui,ZEN XiongHui,ZHANG Hua,ZHANG Tao,ZHAO HaiYing,ZHAO Li,ZHOU XiaoPeng,ZHU ZhongHua. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(08)
[6]CDEX-1 1 kg point-contact germanium detector for low mass dark matter searches[J]. 康克军,岳赛,吴呈城,程建平,李元景,白杨,毕勇,常建平,陈楠,陈宁,陈庆豪,陈云华,庄又澄,邓智,杜强,宫辉,郝喜庆,何庆驹,胡鑫洄,黄瀚雄,黄腾锐,江灏,李浩斌,李荐民,李金,李军,李霞,李新颖,李学潜,李玉兰,廖恒毅,林枫凯,林欣德,刘书魁,吕岚春,马豪,毛绍基,覃建强,任杰,任婧,阮锡超,申满斌,Lakhwinder SINGH,Manoj Kumar SINGH,Arun Kumar SOMA,苏健,唐昌建,曾昭雄,王继敏,王力,王青,王子敬,吴世勇,吴蔚,吴玉成,幸浩洋,徐音,薛涛,杨丽桃,杨松纬,易难,喻纯旭,于昊,余训臻,曾雄辉,曾志,张岚,张蕴华,赵明刚,赵伟,钟苏宁,周祖英,朱敬军,朱维彬,朱学洲,朱忠华. Chinese Physics C. 2013(12)
博士论文
[1]利用PandaX一期的探测器寻找低质量的暗物质[D]. 肖梦姣.上海交通大学 2016
[2]超高纯氪氙低温精馏系统研制与实验研究及优化[D]. 王舟.上海交通大学 2015
本文编号：3003805
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