Невидимый массовый обыск в Корее

Корейский поиск невидимой массы ( KIMS ) — южнокорейский эксперимент под руководством Сунь Ки Кима по поиску слабовзаимодействующих массивных частиц (WIMP), одного из кандидатов на роль темной материи . ^[1] В экспериментах используются CsI ( Tl кристаллы ) в подземной лаборатории Янъян (Y2L) , в туннелях существовавшей ранее подземной электростанции. ^[2] KIMS поддерживается программой «Инициатива творческих исследований» Корейского фонда науки и техники. Это первый физический эксперимент, расположенный и по большей части построенный в Корее. ^[3]

Другие темы исследований включают разработку детектора для поиска безнейтринного двойного бета-распада и создание алмазного калориметра при экстремально низких температурах .

История

Эксперимент KIMS был профинансирован в 2000 году для поиска темной материи WIMP. Чтобы избежать затрат на создание нового туннеля для испытаний, была использована гидроаккумулирующая электростанция Янъян, принадлежащая компании Korea Middleland Power Co. в Янъяне , Корея. Строительство завершено в 2003 году. Использованный сцинтилляционный кристалл CsI(Tl) имеет высокий световыход и доступен при большой массе. После значительных усилий по первоначальной настройке и разработке кристалла, KIMS в 2004 году начала запись данных с помощью одного полноразмерного кристалла весом 6 кг. ^[2] В 2005–2006 гг. была запущена четырехкристаллическая установка для оптимизации поиска вимпов. В 2008 году была завершена сборка из 12 кристаллов массой 103,4 кг, которая проработала до декабря 2012 года для модернизации детектора, заменяющего ФЭУ.

Результаты

Первый поиск поперечного сечения WIMP был опубликован в 2006 году с использованием однокристаллических данных. ^[4] Новые лимиты были представлены в 2007 и 2012 годах. ^[5] несовместимо с сообщениями о сигнале DAMA для масс выше 20 ГэВ. При воздействии в течение 24 324,3 кг·дней сигналы маломассивных вимпов с энергией ниже 20 ГэВ оказались в невыгодном положении. ^[6] в 2014 году.

КОСИНУС

Группы KIMS и DM-Ice объединили усилия для создания нового детектора, состоящего из массива сцинтилляционных кристаллов NaI(Tl), для подтверждения или опровержения результатов DAMA/LIBRA . По состоянию на июль 2016 г. ^[update]100-килограммовый эксперимент COSINE-100 был установлен в Y2L. ^[7] В сентябре 2016 года начался сбор физических данных. ^[8] Следующая версия детектора COSINE, COSINE-200 , будет построена в лаборатории Йеми в округе Чонсон.

COSINE-100 опубликовал свои первые результаты 5 декабря 2018 года в журнале Nature ; они пришли к выводу, что их результат «исключает взаимодействие вимп-нуклон как причину годовой модуляции, наблюдаемой коллаборацией DAMA». ^[9] Это отклонение применимо только к вимпам с одной из 18 протестированных масс, демонстрирующими спин-независимые взаимодействия с нуклонами натрия или йода в контексте стандартной модели гало темной материи.

В ноябре 2021 года новые результаты эксперимента COSINE-100 за 1,7 года сбора данных также не смогли воспроизвести сигнал DAMA. ^[10]^[11]

В августе 2022 года COSINE-100 применил метод анализа, аналогичный тому, который используется DAMA/LIBRA, и обнаружил аналогичную годовую модуляцию, предполагающую, что сигнал может быть просто статистическим артефактом. ^[12]^[13] поддерживая гипотезу, впервые выдвинутую в 2020 году. ^[14]

Ссылки

^ Журнал Корейского физического общества . Корейское физическое общество. 2005.
^ Перейти обратно: ^а ^б Кивун Чой ; Джин Э. Ким; Дончуль Сон (12 декабря 2005 г.). Частицы, струны и космология: 11-й Международный симпозиум по частицам, струнам и космологии; ПАСКОС 2005 . Спрингер. стр. 75–81. ISBN 978-0-7354-0295-9 .
^ Симметрия: размеры физики элементарных частиц . Национальная ускорительная лаборатория Ферми. 2006.
^ Сотрудничество КИМС (9 февраля 2006 г.). «Первый предел сечения вимпа с низкофоновым кристаллическим детектором CsI (Tℓ)». Физ. Летт. Б. 633 (2–3): 201–208. arXiv : astro-ph/0509080 . Бибкод : 2006PhLB..633..201K . дои : 10.1016/j.physletb.2005.12.035 . S2CID 12364980 .
^ Ким, Южная Каролина; и др. (30 апреля 2012 г.). «Новые ограничения на взаимодействие между слабо взаимодействующими массивными частицами и нуклонами, полученные с помощью кристаллических детекторов CsI (Tl)». Физ. Преподобный Летт . 108 (181301): 181301. arXiv : 1204.2646 . Бибкод : 2012PhRvL.108r1301K . doi : 10.1103/PhysRevLett.108.181301 . ПМИД 22681055 . S2CID 30999467 .
^ Ли, HS; и др. (23 сентября 2014 г.). «Поиск маломассивной темной материи с помощью кристаллических детекторов CsI (Tl)». Физ. Преподобный Д. 90 (52006): 052006.arXiv : 1404.3443 . Бибкод : 2014PhRvD..90e2006L . doi : 10.1103/PhysRevD.90.052006 . S2CID 55422611 .
^ Ха, Чан Хён (20 июля 2016 г.). Статус эксперимента COSINE . Идентификация Темной Материи 2016 . Шеффилд.
^ «Эксперимент КОСИНС-100» . Эксперимент с темной материей COSINE-100 . Йель . Проверено 29 октября 2018 г. COSINE-100 начал собирать физические данные в сентябре 2016 года, так что следите за нашими первыми результатами по физике!
^ Коллаборация COSINE-100 (5 декабря 2018 г.). «Эксперимент по поиску взаимодействий темной материи с использованием детекторов йодида натрия». Природа . 564 (7734): 83–86. arXiv : 1906.01791 . Бибкод : 2018Natur.564...83C . дои : 10.1038/s41586-018-0739-1 . ПМИД 30518890 . S2CID 54459495 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Адхикари, Говинда; де Соуза, Эстелла Б.; Карлин, Нельсон; Чхве, Джэ Джин; Чхве, Сонхо; Джамал, Митра; Эзерибе, Энтони К.; Франса, Луис Э.; Ха, Чан Хён; Хан, Ин Сик; Чон, Ынджу (12 ноября 2021 г.). «Сильные ограничения COSINE-100 на результаты исследования темной материи DAMA с использованием той же мишени из йодида натрия» . Достижения науки . 7 (46): eabk2699. arXiv : 2104.03537 . Бибкод : 2021SciA....7.2699A . дои : 10.1126/sciadv.abk2699 . ISSN 2375-2548 . ПМЦ 8580298 . ПМИД 34757778 .
^ «Не виден ли конец знаменитому заявлению о темной материи?» . www.science.org . Проверено 29 декабря 2021 г.
^ Адхикари, Г.; Карлин, Н.; Чой, Джей-Джей; Чой, С.; Эзерибе, AC; Франка, Лебедь; Ха, К.; Хан, И.С.; Холлик, С.Дж.; Чон, Э.Дж.; Джо, Дж. Х.; Джу, HW; Канг, WG; Кауэр, М.; Ким, Б.Х. (2023). «Вызванная годовая модуляция данных COSINE-100 методом анализа DAMA/LIBRA» . Научные отчеты . 13 (1): 4676. arXiv : 2208.05158 . дои : 10.1038/s41598-023-31688-4 . ПМЦ 10033922 . ПМИД 36949218 .
^ Кастельвекки, Давиде (16 августа 2022 г.). «Печально известный сигнал темной материи может быть результатом ошибки анализа» . Природа . дои : 10.1038/d41586-022-02222-9 . ПМИД 35974221 . S2CID 251624302 .
^ Д. Бутаццо; и др. (2020). «Годовые модуляции от вековых вариаций: расслабление DAMA?». Журнал физики высоких энергий . 2020 (4): 137. arXiv : 2002.00459 . Бибкод : 2020JHEP...04..137B . дои : 10.1007/JHEP04(2020)137 . S2CID 211010848 .

Внешние ссылки

Официальная страница (англ.)

[1] Журнал Корейского физического общества . Корейское физическое общество. 2005.

[ChoiKim2005-2] Перейти обратно: ^а ^б Кивун Чой ; Джин Э. Ким; Дончуль Сон (12 декабря 2005 г.). Частицы, струны и космология: 11-й Международный симпозиум по частицам, струнам и космологии; ПАСКОС 2005 . Спрингер. стр. 75–81. ISBN 978-0-7354-0295-9 .

[3] Симметрия: размеры физики элементарных частиц . Национальная ускорительная лаборатория Ферми. 2006.

[4] Сотрудничество КИМС (9 февраля 2006 г.). «Первый предел сечения вимпа с низкофоновым кристаллическим детектором CsI (Tℓ)». Физ. Летт. Б. 633 (2–3): 201–208. arXiv : astro-ph/0509080 . Бибкод : 2006PhLB..633..201K . дои : 10.1016/j.physletb.2005.12.035 . S2CID 12364980 .

[5] Ким, Южная Каролина; и др. (30 апреля 2012 г.). «Новые ограничения на взаимодействие между слабо взаимодействующими массивными частицами и нуклонами, полученные с помощью кристаллических детекторов CsI (Tl)». Физ. Преподобный Летт . 108 (181301): 181301. arXiv : 1204.2646 . Бибкод : 2012PhRvL.108r1301K . doi : 10.1103/PhysRevLett.108.181301 . ПМИД 22681055 . S2CID 30999467 .

[6] Ли, HS; и др. (23 сентября 2014 г.). «Поиск маломассивной темной материи с помощью кристаллических детекторов CsI (Tl)». Физ. Преподобный Д. 90 (52006): 052006.arXiv : 1404.3443 . Бибкод : 2014PhRvD..90e2006L . doi : 10.1103/PhysRevD.90.052006 . S2CID 55422611 .

[7] Ха, Чан Хён (20 июля 2016 г.). Статус эксперимента COSINE . Идентификация Темной Материи 2016 . Шеффилд.

[8] «Эксперимент КОСИНС-100» . Эксперимент с темной материей COSINE-100 . Йель . Проверено 29 октября 2018 г. COSINE-100 начал собирать физические данные в сентябре 2016 года, так что следите за нашими первыми результатами по физике!

[9] Коллаборация COSINE-100 (5 декабря 2018 г.). «Эксперимент по поиску взаимодействий темной материи с использованием детекторов йодида натрия». Природа . 564 (7734): 83–86. arXiv : 1906.01791 . Бибкод : 2018Natur.564...83C . дои : 10.1038/s41586-018-0739-1 . ПМИД 30518890 . S2CID 54459495 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[10] Адхикари, Говинда; де Соуза, Эстелла Б.; Карлин, Нельсон; Чхве, Джэ Джин; Чхве, Сонхо; Джамал, Митра; Эзерибе, Энтони К.; Франса, Луис Э.; Ха, Чан Хён; Хан, Ин Сик; Чон, Ынджу (12 ноября 2021 г.). «Сильные ограничения COSINE-100 на результаты исследования темной материи DAMA с использованием той же мишени из йодида натрия» . Достижения науки . 7 (46): eabk2699. arXiv : 2104.03537 . Бибкод : 2021SciA....7.2699A . дои : 10.1126/sciadv.abk2699 . ISSN 2375-2548 . ПМЦ 8580298 . ПМИД 34757778 .

[11] «Не виден ли конец знаменитому заявлению о темной материи?» . www.science.org . Проверено 29 декабря 2021 г.

[12] Адхикари, Г.; Карлин, Н.; Чой, Джей-Джей; Чой, С.; Эзерибе, AC; Франка, Лебедь; Ха, К.; Хан, И.С.; Холлик, С.Дж.; Чон, Э.Дж.; Джо, Дж. Х.; Джу, HW; Канг, WG; Кауэр, М.; Ким, Б.Х. (2023). «Вызванная годовая модуляция данных COSINE-100 методом анализа DAMA/LIBRA» . Научные отчеты . 13 (1): 4676. arXiv : 2208.05158 . дои : 10.1038/s41598-023-31688-4 . ПМЦ 10033922 . ПМИД 36949218 .

[13] Кастельвекки, Давиде (16 августа 2022 г.). «Печально известный сигнал темной материи может быть результатом ошибки анализа» . Природа . дои : 10.1038/d41586-022-02222-9 . ПМИД 35974221 . S2CID 251624302 .

[14] Д. Бутаццо; и др. (2020). «Годовые модуляции от вековых вариаций: расслабление DAMA?». Журнал физики высоких энергий . 2020 (4): 137. arXiv : 2002.00459 . Бибкод : 2020JHEP...04..137B . дои : 10.1007/JHEP04(2020)137 . S2CID 211010848 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]