現(xiàn)代天文學(xué)通過(guò)星系旋轉(zhuǎn)曲線、引力透鏡效應(yīng)和宇宙微波背景輻射等證實(shí)暗物質(zhì)是存在的,并且暗物質(zhì)占整個(gè)宇宙的26.8%左右。但是人們至今仍沒(méi)有直接探測(cè)到暗物質(zhì)粒子,因此對(duì)暗物質(zhì)的探究成為當(dāng)今物理學(xué)的重要課題之一。探尋暗物質(zhì)主要有三種方法:基于對(duì)撞機(jī)“創(chuàng)造”出暗物質(zhì)粒子、間接探測(cè)和直接探測(cè)。直接探測(cè)主要是通過(guò)探測(cè)暗物質(zhì)粒子與探測(cè)器中的物質(zhì)發(fā)生相互作用產(chǎn)生的信號(hào),從而直接探測(cè)暗物質(zhì)粒子性質(zhì)。目前國(guó)際上展開(kāi)了眾多的暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn),例如XENON實(shí)驗(yàn)、LUX實(shí)驗(yàn)、XMASS實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)也正在向著不斷提高暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度的方向升級(jí)。我國(guó)也在積極開(kāi)展暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn),由上海交通大學(xué)主導(dǎo),國(guó)內(nèi)多個(gè)大學(xué)和研究所共同合作的PandaX實(shí)驗(yàn)正是其中之一�，F(xiàn)階段,PandaX-Ⅰ和PandaX-Ⅱ已經(jīng)完成其使命,PandaX-nT的升級(jí)工作正在緊張的展開(kāi)中。為了進(jìn)一步提高暗物質(zhì)探測(cè)的靈敏度,獲取更高精度的WIMP粒子反應(yīng)排除截面,PandaX-nT的升級(jí)正向著噸量級(jí)的靶物質(zhì)、低本底和不同的本底甄別算法方向升級(jí)。通道數(shù)的增加,需要高速高精度的波形采樣,以及由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題,都對(duì)讀出電子學(xué)提出了進(jìn)一... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：133 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２左圖是引力透鏡效應(yīng)示意圖，右圖是引力透鏡效應(yīng)造成的愛(ài)因斯坦十字??在眾多引力透鏡效應(yīng)的觀測(cè)結(jié)果中，子彈星系團(tuán)的觀測(cè)結(jié)果給出了目前暗??物質(zhì)存在的最有力的證據(jù)［１０］

?第１章緒論???ＢＨＢＩ??圖１．３子彈星系團(tuán)觀測(cè)結(jié)果圖，紅色區(qū)域通過(guò)Ｘ射線觀測(cè)得到的重子分布圖，藍(lán)色區(qū)域??是通過(guò)引力透鏡效應(yīng)得到的暗物質(zhì)分布圖。??１．１．３宇宙微波背景輻射??宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸后殘存的原初等離子體所放出的熱輻射，??在經(jīng)過(guò)了宇宙上百億年的膨脹后，早期的背景輻射已經(jīng)從原來(lái)的頻率移動(dòng)到了??現(xiàn)在的微波頻率［１１］范圍。在宇宙原始時(shí)期，宇宙中物質(zhì)的溫度和密度均很??高，質(zhì)子和電子難以自由移動(dòng)，從而以等離子體的形式存在，此時(shí)由于物質(zhì)與??輻射之間相互干擾導(dǎo)致光子被質(zhì)子和電子散射，因此此時(shí)的宇宙對(duì)輻射是不透??明的。隨著宇宙的不斷膨脹，宇宙中溫度開(kāi)始不斷降低，當(dāng)降低到約３０００Ｋ??時(shí)，質(zhì)子與電子結(jié)合形成中性的氫原子。而中性原子不在吸收熱輻射，因此宇??宙變得逐漸透明。這大約發(fā)生在大爆炸后３８萬(wàn)年，這段時(shí)間被稱(chēng)為“最后的散??射時(shí)間”，這是現(xiàn)在能觀測(cè)到的最遠(yuǎn)的背景輻射。隨后，宇宙經(jīng)過(guò)不斷膨脹，??宇宙背景輻射的光子產(chǎn)生了紅移，從而形成的如今的約為３Ｋ的宇宙微波背景??輻射。??通過(guò)對(duì)宇宙微波背景輻射的研宄，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)如今的宇宙溫度分布整體上??是均勻的，但在一定范圍內(nèi)仍然存在著漲落，具有各向異性。圖１．４顯示的便??是美國(guó)?ＷＭＡＰ（Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ?Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ?Ｐｒｏｂｅ，ＷＭＡＰ）探測(cè)器精確測(cè)量??的整個(gè)天空的宇宙微波背景輻射。從圖中可以看到宇宙中溫度分布存在著一定??程度的漲落。通過(guò)精確測(cè)量這些漲落便能夠獲得包括物質(zhì)的組成等暴漲時(shí)期宇??宙的物理信息［１２］。??４??

?第１章緒論???圖１．４根據(jù)ＷＭＡＰ測(cè)試結(jié)果得到的宇宙微波背景輻射全天圖。??截至目前，通過(guò)對(duì)宇宙微波背景輻射的測(cè)量，科學(xué)家給出宇宙中暗物質(zhì)和??重子物質(zhì)宇宙中豐度的最準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。圖１．５便是ＷＭＡＰ探測(cè)器觀測(cè)到的??宇宙微波背景輻射的能譜圖［１３］。圖中第一個(gè)峰表征的是宇宙中包括暗物質(zhì)、??暗能量、普通物質(zhì)以及尚未發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)的總的能量貢獻(xiàn)。第一個(gè)峰的角度尺度??決定了宇宙的曲率。第二個(gè)峰則是由早期宇宙的聲學(xué)震蕩引起的，其位置反映??了宇宙中普通物質(zhì)的含量。第三個(gè)峰值可以用來(lái)獲得關(guān)于暗物質(zhì)密度的信息。??通過(guò)對(duì)這些能譜進(jìn)行分析，科學(xué)家們得到了宇宙中暗能量約占宇宙總能量的??６９％，所有的普通物質(zhì)占宇宙總能量的４．?８％，而其余的２６％則為暗物質(zhì)。??６０００?１?１?￣７＾?１?１?１?［??ＷＭＡＰ７ｙｒｉ?：??Ｓ?５０００「?ｊ?＇?Ａｑ＾ｄ�。�??Ｉ?４０００，?／?＼?；??ｆａｏｏｏ：?／?＼?ｊ?—??ｆ－：?／?ｗ＼?—??＇?１０００?ｒ?［ｉｆｆｒ??〇?—Ｌ＿＿ｉ?１?１?１?１???１０?１００?５００?１０００?１５００?２０００??Ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ?Ｍｏｍｅｎｔ?（／）??圖１．５宇宙微波背景輻射的各向異性能譜??１．２?暗物質(zhì)粒子候選者??通過(guò)對(duì)暗物質(zhì)的不斷深入研宄，暗物質(zhì)通常被認(rèn)為具有以下幾種重要性??質(zhì)。首先，暗物質(zhì)必然是電中性的，這是因?yàn)榘滴镔|(zhì)與普通物質(zhì)之間的相互作??用極弱，不可能攜帶任何極性的電荷。其次，暗物質(zhì)還必須是穩(wěn)定的，經(jīng)過(guò)了??漫長(zhǎng)的宇宙演變，暗物質(zhì)仍然能夠穩(wěn)定存在，因此其必定是穩(wěn)定存在的。接??著，暗物質(zhì)還必須是宇宙


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