Криогенный поиск редких событий с помощью сверхпроводящих термометров
Криогенный поиск редких событий с помощью сверхпроводящих термометров ( CRESST ) — это сотрудничество европейских экспериментальных групп по физике элементарных частиц, занимающихся созданием криогенных детекторов для прямого поиска темной материи . Участвующими институтами являются Институт физики Макса Планка ( Мюнхен ), Мюнхенский технический университет , Тюбингенский университет (Германия), Оксфордский университет (Великобритания), Университет Комениуса в Братиславе (Словакия) и Национальный институт ядерной физики (INFN) . , Италия). [1]
Коллаборация CRESST в настоящее время использует ряд криогенных детекторов в подземной лаборатории Национальной лаборатории Гран-Сассо . Модульные детекторы, используемые CRESST, облегчают распознавание событий фонового излучения путем одновременного измерения сигналов фононов и фотонов от сцинтилляционных кристаллов вольфрамата кальция . Охлаждение детекторов до температуры в несколько милликельвинов обеспечивает превосходную дискриминацию и энергетическое разрешение детекторов, что позволяет идентифицировать события с редкими частицами.
CRESST-I собирал данные в 2000 году с помощью сапфировых детекторов с вольфрамовыми термометрами. В CRESST-II используются CaWO 4 кристаллические сцинтилляционные калориметры . Он был прототипирован в 2004 году, в 2007 году его эксплуатация составила 47,9 кг в день и эксплуатировалась с 2009 по 2011 год. В ходе эксперимента CRESST-II фазы 1 наблюдались избыточные события, превышающие известный фон, которые можно было понимать как сигнал темной материи. Однако более поздний анализ показал, что эти избыточные события были вызваны ранее неучтенным избытком фона от самого детектора, а не истинным сигналом от темной материи. [2] На этапе 2 источник избыточного фона в детекторе был удален.
Фаза 2 использует новый кристалл CaWO 4 с лучшей радиочистотой, улучшенными детекторами и значительно сниженным фоном. В июле 2013 года началось исследование избыточных сигналов в предыдущем прогоне. Результаты этапа 2 не показали сигнала выше ожидаемого фона, доказывая, что результат этапа 1 действительно был вызван избыточным фоном компонентов детектора. [2]
CRESST-II впервые обнаружил альфа-распад вольфрама -180 ( 180 В) . [3] Полные результаты первой фазы CRESST-II были опубликованы в 2012 году. [4] Новые результаты фазы 2 были представлены в июле 2014 г. [5] с ограничением на спин-независимое рассеяние вимпов-нуклонов для масс вимпов ниже 3 ГэВ/с 2 .
В 2015 году детекторы CRESST были модернизированы с коэффициентом чувствительности 100, что позволило обнаруживать частицы темной материи с массой, близкой к массе протона. [6]
В 2019 году команда сообщила о результатах первого этапа CRESST-III , который длился с 2016 по 2018 год. В CRESST-III использовался один детектор CaWO 4 массой 23,6 г с пониженным энергетическим порогом 30,1 эВ, что примерно в 1/10 от порога КРЕССТ-II. Это позволяет обнаруживать вимпы с энергией порядка 0,16 ГэВ/с. 2 , немного тяжелее пиона . Несмотря на многие события, связанные с электронного захвата распадом 179 Ta имел место необъяснимый избыток событий с энергией менее 200 эВ. [7]
В рамках эксперимента планируется модернизация для размещения 100 детекторных модулей. [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «КРЕСТ: Дом» .
- ^ Jump up to: а б Дэвис, Джонатан (2015). «Прошлое и будущее прямого обнаружения светлой темной материи». Межд. Дж. Мод. Физ. А. 30 (15): 1530038. arXiv : 1506.03924 . Бибкод : 2015IJMPA..3030038D . дои : 10.1142/S0217751X15300380 . S2CID 119269304 .
- ^ Ланг, Рафаэль; Зайдель, Вольфганг (2009). «Поиск темной материи с помощью CRESST» . Новый журнал физики . 11 (10): 105017. arXiv : 0906.3290 . Бибкод : 2009NJPh...11j5017L . дои : 10.1088/1367-2630/11/10/105017 .
- ^ Англохер, Г; Бауэр, М; Бавыкина, И; Бенто, А; Буччи, К; Темняк, К; Дойтер, Г; фон Фейлич, Ф; Хауф, Д; Хафф, П; Исайла, К; Йохум, Дж; Кифер, М; Киммерле, М; Ланфранчи, Ж.-К; Петричка, Ф; Пфистер, С; Потцель, В; Пребст, Ф; Рейндл, Ф; Рот, С; Роттлер, К; Сайлер, К; Шеффнер, К; Шмалер, Дж; Шолль, С; Зейдель, В; Сиверс, М. против; Стодольский, Л; и др. (12 апреля 2012 г.). «Результаты 730-килограммовых дней поиска темной материи CRESST-II». Европейский физический журнал C . 72 (4): 1971. arXiv : 1109.0702 . Бибкод : 2012EPJC...72.1971A . doi : 10.1140/epjc/s10052-012-1971-8 . S2CID 119283621 .
- ^ Сотрудничество CRESST, Результаты исследования вимпов малой массы с использованием модернизированного детектора CRESST-II , https://arxiv.org/abs/1407.3146
- ^ «Новые детекторы позволяют искать легкие частицы темной материи» . Фиорг . Сентябрь 2015 года . Проверено 14 сентября 2015 г.
- ^ А.Х. Абдельхамид и др. (Коллаборация CRESST) (31 марта 2019 г.). «Первые результаты программы CRESST-III по маломассивной темной материи». Физический обзор D . 100 (10): 102002. arXiv : 1904.00498 . Бибкод : 2019PhRvD.100j2002A . doi : 10.1103/PhysRevD.100.102002 . S2CID 90261775 .
- ^ «Поиски темной материи с помощью эксперимента CRESST-III» (PDF) . Индико.церн . 28 июля 2020 г. Проверено 20 января 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт CRESST
- Публикация CRESST, 2004 г.
- Публикация CRESST 2011 г.
- Национальная лаборатория Гран-Сассо
| Формы темная материя |  | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Гипотетические частицы | |||||||
| Теории и объекты |
| ||||||
| Поиск эксперименты |
| ||||||
| Потенциальные темные галактики | |||||||
| Связанный | |||||||
