眾多的天文觀測證據(jù)顯示宇宙中存在大量的暗物質(zhì),并且暗物質(zhì)在物質(zhì)起源和宇宙演化過程中具有十分重要的地位。弱相互作用大質(zhì)量粒子是目前最流行的暗物質(zhì)候選者之一。近年來,多個實(shí)驗(yàn)組先后宣稱在10 GeV/c²附近發(fā)現(xiàn)疑似暗物質(zhì)信號,與其他實(shí)驗(yàn)相矛盾,使得低質(zhì)量暗物質(zhì)探測成為當(dāng)前暗物質(zhì)研究的熱點(diǎn)。本課題基于在CDEX-1A原型探測器基礎(chǔ)上升級的CDEX-1B點(diǎn)電極高純鍺探測器進(jìn)行暗物質(zhì)直接探測。旨在建立公斤量級極低閾值高純鍺探測器的暗物質(zhì)直接探測系統(tǒng),有效提高更低質(zhì)量暗物質(zhì)的探測靈敏度。本課題設(shè)計和研究更低閾值的點(diǎn)電極高純鍺探測器為更大規(guī)模高純鍺暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)奠定了重要基礎(chǔ),對未來的陣列探測器意義重大。本課題設(shè)計和研制了包括CDEX-1B點(diǎn)電極高純鍺探測器、碘化鈉反符合探測器、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)等組成的暗物質(zhì)直接探測系統(tǒng),并研究了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能參數(shù)。使用公斤量級的點(diǎn)電極高純鍺首次實(shí)現(xiàn)低至160 eVee的能量閾值。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3.3年,獲取了783天的有效本底數(shù)據(jù)。本課題建立了一套完善的數(shù)據(jù)處理流程,尤其是發(fā)展了基于上升時間分布PDF和計數(shù)率比例的體事例/... 

【文章來源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第1章 引言
    1.1 研究背景
        1.1.1 暗物質(zhì)存在證據(jù)
        1.1.2 暗物質(zhì)主要性質(zhì)
        1.1.3 暗物質(zhì)理論候選
    1.2 國際現(xiàn)狀
        1.2.1 暗物質(zhì)探測方法
        1.2.2 直接探測研究現(xiàn)狀
    1.3 中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室（CJPL）
    1.4 中國暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)（CDEX）
    1.5 課題意義和內(nèi)容
        1.5.1 課題目的及意義
        1.5.2 論文內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第2章 CDEX-1B暗物質(zhì)直接探測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    2.1 高純鍺探測器
        2.1.1 工作原理
        2.1.2 CDEX-1B點(diǎn)電極高純鍺探測器
    2.2 NaI（Tl）反符合探測器
        2.2.1 工作原理
        2.2.2 工作參數(shù)的選擇
    2.3 數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)
    2.4 屏蔽體系統(tǒng)
    2.5 監(jiān)測系統(tǒng)
第3章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能研究
    3.1 能量刻度
    3.2 能量分辨率
    3.3 時間分辨率
    3.4 探測效率
    3.5 系統(tǒng)噪聲水平
    3.6 系統(tǒng)觸發(fā)效率
第4章 暗物質(zhì)候選事例的篩選
    4.1 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行與數(shù)據(jù)獲取
    4.2 物理事例篩選
        4.2.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查
        4.2.2 信息提取
        4.2.3 物理事例篩選
    4.3 體/表事例甄別
        4.3.1 上升時間一致性檢查
        4.3.2 基于Ratio的體/表事例甄別方法
        4.3.3 CDEX-1B體/表事例甄別結(jié)果
    4.4 效率修正與誤差分析
        4.4.1 效率計算
        4.4.2 誤差分析
    4.5 物理能譜分析
        4.5.1 宇生放射性核素的貢獻(xiàn)
        4.5.2 宇宙線Muon
        4.5.3 環(huán)境或材料產(chǎn)生的中子
        4.5.4 環(huán)境及材料中γ、α或β射線的貢獻(xiàn)
第5章 暗物質(zhì)候選事例的物理分析
    5.1 WIMP彈性散射模型
        5.1.1 理想模型
        5.1.2 修正因子
    5.2 分區(qū)間泊松法
    5.3 WIMP物理結(jié)果
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 CDEX-1B給出的精細(xì)結(jié)構(gòu)
        6.1.1 低能區(qū)康普頓臺階
        6.1.2 Very-Bulk事例
    6.2 總結(jié)
    6.3 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.4 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3150762