论文摘要
关于暗物质的研究是当今物理学界最热门的话题之一。暗物质是由怎样的粒子构成的?暗物质占宇宙总质量的比例是多少?宇宙的结构到底是怎样的?这些问题数十年来困扰着无数对这“繁星密布的苍穹”好奇的人们。在暗物质粒子的众多模型中,弱相互作用重粒子（WIMP）是最诱人的候选者之一。清华大学、韩国汉城国立大学和台湾中研院合作进行了这项利用超低能量阈高纯锗（ULE-HPGe）探测器对暗物质粒子WIMP的直接探测研究。实验地点位于韩国东北部江原道襄阳郡一处地下700米深的隧道里,该隧道用于襄阳扬水发电站的工程建设。实验室的本底辐射水平较低,而且交通方便,便于实验开展。目前,整个探测系统的核心是一个5g的超低能量阈高纯锗探测器,外层采用铅、铜和CsI（Tl）晶体反符合探测器作为屏蔽体,有效地剔除了环境中γ射线的影响。2005年9月,采用64MHz的FADC,基于VME标准的DAQ系统安装调试完毕;随后进行了高纯锗和CsI（Tl）探测器的标定工作,标定结果基本令人满意。自2005年10月以来,本底数据的采集已经进行了一年多,积累了约180天的有效数据。目前测得的探测器能量阈值为300eV,在从阈值到100keV的能量区间内平均本底水平约为40cpd（counts/keV·day·kg）。其间也尝试了采用252Cf中子源的中子辐照实验和用238U、234Th、152Eu等强γ源进行的γ辐照实验,测量了CsI（Tl）探测器对中子、γ射线的反符合效率随能量的分布特点,用以探究目前实验中剩余本底计数的来源,初步认为是来源于周围环境中的中子,这一结果也和采用Geant4软件模拟得到的结果相符。在中子和γ的辐照实验中,也测量了作为核心部分的高纯锗探测器和CsI（Tl）反符合探测器的时间响应关系,排除了CsI（Tl）晶体偶然符合事件的影响;论文中还给出了自2005年11月初进行中子辐照实验以来,探测器内部本底水平随时间变化的监测结果,该结论将有助于设计测量与中子碰撞后的反冲锗核的抑制因子的实验。在论文的后面部分,给出了根据目前的能量阈值和本底水平做出的排除线。根据计划,2007年7月现有的5gHPGe探测器系统将升级到4×5g的探测器阵列,新的实验计划预期目标为得到100eV的探测器能量阈和1cpd的本底计数率水平,在1-10GeV能量范围内取得国际上最灵敏的暗物质探测水平。
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标签：暗物质论文; 超低能量阈高纯锗探测器论文;