基于CDEX-1B点电极高纯锗探测器的暗物质直接探测

发布时间：2021-04-21 01:14

　　众多的天文观测证据显示宇宙中存在大量的暗物质,并且暗物质在物质起源和宇宙演化过程中具有十分重要的地位。弱相互作用大质量粒子是目前最流行的暗物质候选者之一。近年来,多个实验组先后宣称在10 GeV/c²附近发现疑似暗物质信号,与其他实验相矛盾,使得低质量暗物质探测成为当前暗物质研究的热点。本课题基于在CDEX-1A原型探测器基础上升级的CDEX-1B点电极高纯锗探测器进行暗物质直接探测。旨在建立公斤量级极低阈值高纯锗探测器的暗物质直接探测系统,有效提高更低质量暗物质的探测灵敏度。本课题设计和研究更低阈值的点电极高纯锗探测器为更大规模高纯锗暗物质实验奠定了重要基础,对未来的阵列探测器意义重大。本课题设计和研制了包括CDEX-1B点电极高纯锗探测器、碘化钠反符合探测器、数据获取系统、屏蔽系统、监测系统等组成的暗物质直接探测系统,并研究了实验系统的性能参数。使用公斤量级的点电极高纯锗首次实现低至160 eVee的能量阈值。实验系统连续稳定运行3.3年,获取了783天的有效本底数据。本课题建立了一套完善的数据处理流程,尤其是发展了基于上升时间分布PDF和计数率比例的体事例/... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 暗物质存在证据
        1.1.2 暗物质主要性质
        1.1.3 暗物质理论候选
    1.2 国际现状
        1.2.1 暗物质探测方法
        1.2.2 直接探测研究现状
    1.3 中国锦屏地下实验室（CJPL）
    1.4 中国暗物质实验（CDEX）
    1.5 课题意义和内容
        1.5.1 课题目的及意义
        1.5.2 论文内容及结构
第2章 CDEX-1B暗物质直接探测实验系统
    2.1 高纯锗探测器
        2.1.1 工作原理
        2.1.2 CDEX-1B点电极高纯锗探测器
    2.2 NaI（Tl）反符合探测器
        2.2.1 工作原理
        2.2.2 工作参数的选择
    2.3 数据获取系统
    2.4 屏蔽体系统
    2.5 监测系统
第3章 实验系统的性能研究
    3.1 能量刻度
    3.2 能量分辨率
    3.3 时间分辨率
    3.4 探测效率
    3.5 系统噪声水平
    3.6 系统触发效率
第4章 暗物质候选事例的筛选
    4.1 实验运行与数据获取
    4.2 物理事例筛选
        4.2.1 数据质量检查
        4.2.2 信息提取
        4.2.3 物理事例筛选
    4.3 体/表事例甄别
        4.3.1 上升时间一致性检查
        4.3.2 基于Ratio的体/表事例甄别方法
        4.3.3 CDEX-1B体/表事例甄别结果
    4.4 效率修正与误差分析
        4.4.1 效率计算
        4.4.2 误差分析
    4.5 物理能谱分析
        4.5.1 宇生放射性核素的贡献
        4.5.2 宇宙线Muon
        4.5.3 环境或材料产生的中子
        4.5.4 环境及材料中γ、α或β射线的贡献
第5章 暗物质候选事例的物理分析
    5.1 WIMP弹性散射模型
        5.1.1 理想模型
        5.1.2 修正因子
    5.2 分区间泊松法
    5.3 WIMP物理结果
第6章 总结与展望
    6.1 CDEX-1B给出的精细结构
        6.1.1 低能区康普顿台阶
        6.1.2 Very-Bulk事例
    6.2 总结
    6.3 创新点
    6.4 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3150762