物理学系参与中国暗物质实验合作组发表世界领先成果

中国暗物质实验(China Dark matter EXperiment, CDEX)合作组由清华大学牵头,并联合国内多所高校及企业共同开展研究工作。北京师范大学物理学系作为成员单位于2017年加入了CDEX合作组,并承担了部分研究工作。CDEX合作组致力于利用高纯锗探测技术开展暗物质直接探测等极低本底前沿物理研究。合作组在第一阶段CDEX-1实验的基础上已经取得了一系列国际一流的研究成果,并积累了大量技术与经验,目前实验已经进入第二阶段CDEX-10实验,未来计划使用吨量级的高纯锗阵列探测系统进行暗物质直接探测以及无中微子双贝塔衰变实验研究。

2018年6月12日, CDEX合作组发表了暗物质直接探测的最新成果(Limits on Light Weakly Interacting Massive Particles from the First 102.8 kg × day Data of the CDEX-10 Experiment),论文在线发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。北京师范大学物理学系王力老师是该论文的合作者之一。CDEX合作组首次采用液氮直接制冷技术,发展了CDEX-10阵列式点电极高纯锗暗物质直接探测系统。该系统由3组共9个1公斤量级的高纯锗探测器以及高纯液氮直冷屏蔽环境构成,整个探测器被放置在岩石覆盖厚度达2400米的中国锦屏地下实验室(China JinPing underground Laboratory, CJPL)运行。合作组基于CDEX-10首批102.8公斤⋅天的测量数据给出了最新的暗物质直接探测实验结果,其中自旋无关暗物质排除线在4-5 GeV范围内将直接探测灵敏度提高到了8×10-42cm2,是目前世界范围内最灵敏的结果。


CDEX-10实验系统

CDEX-10实验暗物质排除线:(a)自旋无关;(b)自旋相关。
Limits on Light Weakly Interacting Massive Particles from the First 102.8kg×day Data of the CDEX-10 Experiment, H. Jiang et al. (CDEX Collaboration), Phys. Rev. Lett. 120, 241301 (2018).

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