近20年來多個中微子震蕩實驗證實了中微子具有非零質(zhì)量,但是其質(zhì)量的物理起源（馬約拉納或狄拉克）仍然未為人所知。目前驗證中微子質(zhì)量起源最直接的方法是驗證無中微子雙貝塔衰變現(xiàn)象是否存在,如果存在,則該現(xiàn)象與中微子是馬約拉納粒子等價,并且預(yù)示了輕子數(shù)守恒破缺等超出標準模型的新物理。本文主要介紹了PandaX-Ⅲ¹³⁶Xe無中微子雙貝塔衰變探測實驗項目的關(guān)鍵內(nèi)容。該實驗的探測器基于粒子物理實驗的時間投影室技術(shù),其中容納200公斤高壓氙氣。¹³⁶Xe原子核衰變產(chǎn)生的電子將在時間投影室中電離產(chǎn)生次級電子,通過電場作用次級電子漂移向讀出平面,后者收集記錄這些次級電子從而確定原初衰變放出的電子的能量。探測器將采用微網(wǎng)氣體放大器（Micromegas）作為讀出平面,利用貝塔粒子在氙氣中的徑跡來分辨事件類型以降低本底,從而進一步提高探測器靈敏度。為了研究該探測器的設(shè)計、展示其核心技術(shù)并刻度其性能,我們建造了一個可容納20公斤氙氣的原型機并進行了為期一年的調(diào)試和運行。原型機在5 bar氙氣中²⁴¹Am放射源定標能譜的59.5 keV峰處達到了... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1一3雙貝塔衰變能譜示意圖

無中微子雙貝塔衰變極低的衰變速率對其探測實驗提出了非常高的要求驗應(yīng)在低本底環(huán)境下完成，使衰變事件不會淹沒在本底噪聲中；實驗應(yīng)具有的能量分辨率以區(qū)分目標事件與本底噪聲；實驗需要有大量的衰變同位素，的時間量級上穩(wěn)定運行以獲取足夠的數(shù)據(jù)量。除此之外，一個實驗還需要額提高事件分辨能力的探測技術(shù)才能在同樣條件下對現(xiàn)有的結(jié)果取得量級上的各種因素對一個無中微子雙貝塔衰變實驗的能力的量化影響將在第三章中分目前世界上有許多其它無中微子雙貝塔衰變實驗在開展中，其中氙（136碲（130Ti）、鍺（76Ge）是較為普遍的衰變物質(zhì)選擇�；�136Xe 的實驗如 KamZen[33]、EXO-200[34]；基于76Ge 的實驗如 GERDA[35]和 Majorana-Demonstrato基于130Te 的實驗如 CUORE[37]。目前沒有實驗觀測到無中微子雙貝塔衰變的存對電子中微子有效質(zhì)量的最佳限制由 Kamland-Zen 實驗給出：在 90%確信度36Xe 的半衰期大于 1.07×1026年[33]，即電子中微子有效質(zhì)量小于 61~165 m其他使用不同衰變元素的實驗里最佳結(jié)果為（下述結(jié)果皆為 90%確信度下CUORE 實驗報告130Te 的半衰期大于 1.5×1025年[37]，即有效質(zhì)量小于 140meV；GERDA實驗報告76Ge的半衰期大于8×1025年[35]，即有效質(zhì)量小于 103

圖 2-1 中展示的是 PandaX-III 探測器時間投影室的原理圖，了工作物質(zhì)（通常的選擇為液態(tài)或氣態(tài)惰性氣體）的腔室，腔室中載高壓，側(cè)壁上的場籠將電場線限制在投影室內(nèi)，使其間電場均勻為電荷收集平面。在投影室內(nèi)運動的高能粒子將不斷沉積能量并從離出自由電子，這些自由電子順著電場被“投影”到電荷讀出平面并


本文編號：3400239