基本信息
- 項目名稱：
- XENON100暗物質探測實驗中的雜質光電離信號及其鑒別方法研究
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 作者在XENON100暗物質探測實驗中，首次發(fā)現(xiàn)雜質的光電離機制并建立了雜質的光電離模型，揭示了實驗中一類噪音信號的物理機制，解決了長期困擾合作組的中子散射模擬問題，降低了中子本底及其測量誤差；首次通過模擬給出了低能信號觸發(fā)效率的正確計算結果；評估了探測器的非線性響應對雜質Kr85測量結果的影響。這些工作有效提高了該實驗探測暗物質的靈敏度和準確度。
- 詳細介紹：
- 暗物質之謎被認為是當前物理界最具挑戰(zhàn)性的問題，物理學家們正在采用各種手段來解決相關問題，其中利用地下實驗室的直接探測實驗是最重要的科學手段之一。XENON100合作組于2011年4月13日公布了在意大利Gran Sasso國家實驗室中暗物質探測的最新結果，實驗靈敏度大大領先于國際同類實驗，對暗物質性質提供了迄今最強的限制，并且以...(查看更多)
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 撰寫目的：利用數(shù)據(jù)分析手段提高XENON100暗物質探測實驗的靈敏度和準確度。 基本思路： 1)通過建立液氙中雜質的光電離模型，揭示實驗中一類噪音信號的物理機制，并給出科學鑒別該噪音的方案。 2)通過模擬確定低能信號觸發(fā)效率的計算方法。 3)重新評估探測器非線性響應對雜質Kr85含量測量的影響，給出更準確地測量該雜質含量的方法。
科學性、先進性及獨特之處
- 1)首次從物理機制出發(fā)，在分析大量實驗數(shù)據(jù)的基礎上對噪音信號的產(chǎn)生機制及觀察到的特性做了深入的分析與論證，從而給出了科學的噪音信號鑒別方案，并非簡單的數(shù)學處理。 2)首次給出了去除暗電流方案下低能信號觸發(fā)效率的正確計算結果。 3)首次給出了更準確地測量雜質Kr85含量的方法...(查看更多)
應用價值和現(xiàn)實意義
- 雜質的光電離模型解決了長期困擾XENON100實驗組的中子散射模擬問題，有效降低了中子本底及測量誤差；觸發(fā)效率的準確計算是分析探測器靈敏度的前提；雜質Kr85含量的測量為電子反沖本底估計奠定了基礎。以上研究成果對提升暗物質探測的靈敏度和準確度有重要作用。 這些研究成果將在中國正在發(fā)展的PandaX暗物質及中微子探測實驗的...(查看更多)
學術論文摘要
- 暗物質之謎被認為是當前物理界最具挑戰(zhàn)性的問題，基于“二相型氙”技術的XENON100實驗是目前最領先的暗物質直接探測實驗。在探測暗物質的過程中，各種粒子會在液氙中產(chǎn)生光子和電子信號，這些信號被接收后可用于鑒別粒子的性質。然而，作者通過對XENON100實驗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)液氙中的雜質會吸附電子，...(查看更多)
獲獎情況
- [1] Dark Matter Results from 100 Live Days of XENON100 Data, arXiv:1104.2549將發(fā)表于物理學頂級期刊Physical Review Letters（IF 7.4），據(jù)Spires數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，從4月13日發(fā)布至今僅兩個月內已被引用44次...(查看更多)
鑒定結果
- XENON100實驗發(fā)言人與數(shù)據(jù)分析組組長均認為作者的工作為該實驗取得世界一流成果做出了重要貢獻。Nature評價雜質Kr85含量的準確測量為暗物質數(shù)據(jù)的準確分析奠定了基礎。
參考文獻
- [1] Matthias Bartelmann，The dark Universe, Rev. Mod. Phys. 82, 331–382 (2010) [2] G. Jungman et al., Supersymmetric Dark matter, Phys. Rept. 267, 195 (1996). [3] RJ Gaitskell, Dir...(查看更多)
同類課題研究水平概述
- XENON100合作組于2011年4月13日公布了在意大利Gran Sasso國家實驗室中暗物質探測的最新結果，所得結果大大領先于國際同類實驗,對暗物質性質提供了迄今最強的限制，并以90%的置信度排除了DAMA、CoGeNT實驗的暗物質解釋。作者參與該實驗并解決了數(shù)據(jù)分析中的一些關鍵問題，為最終的物理結果奠定了基礎。 XENON1...(查看更多)
