First experimental constraints on WIMP couplings in the effective field theory framework from CDEX
我们基于中国暗物质实验(CDEX)-1B和CDEX-10阶段的数据,给出了使用中国暗物质实验(CDEX)的两种有效场论方法进行的弱相互作用大质量粒子(WIMPs)搜索结果。在非相对论性有效场论方法中,采用时间积分和年调制分析,在90%置信水平(C. L.)并且在低$m_χ$区域中的电流边界上得到改善。在手征有效场论方法中,来自CDEX-10的数据被用于将WIMP-π介子耦合的上限设定为90% C. L。我们首次将极限扩展到$m_χ<$ 6 GeV/$c^2$区域。
2021-04-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Performances of a prototype point-contact germanium detector immersed in liquid nitrogen for light dark matter search
CDEX-10实验在中国金平地下实验室寻找轻的弱相互作用大质量粒子,这是一种暗物质,大约10公斤的锗探测器排列成阵列并浸入液氮中。在这里,我们报告的实验装置,探测器的特性,和一个原型探测器的频谱分析。由于CDEX-10原型探测器与CDEX-1B相比具有更高的上升时间分辨率,我们确定了观测到的一类极快事件的起源。对于CDEX-10原型的数据分析,我们引入并应用了一种改进的体/表面事件判别方法。将新方法的结果与CDEX-1B光谱的结果进行了比较。两组结果在0- 12 keVee能量范围内显示出良好的一致性,除了来自外部铜的8.0 keV K壳层X射线峰。
2018-10-20 hep-ex physics.ins-det
Introduction of the CDEX experiment
弱相互作用大质量粒子(WIMPs)是宇宙中暗物质的候选者。到目前为止,还没有观察到WIMP与原子核的直接相互作用。实验得到的WIMP核子自旋无关截面的排斥极限在高质量区约为10^{-7}pb,在低质量区仅为10^{-5}pb。中国金平地下实验室CJPL是世界上最深的地下实验室,为直接观测暗物质提供了非常有前途的环境。中国暗物质实验(CDEX)将直接探测低质量区的WIMP通量。CJPL和CDEX在近两年都取得了显著的进展。CDEX采用点接触锗半导体检测器PCGe,其检测阈值小于300 eV。本文报道了在CJPL上进行的μ子通量测量、放射性监测和氡浓度监测的结果,以及1 kg PCGe探测器CDEX-1和10 kg探测器阵列CDEX-10的结构和性能,包括探测器、电子学、屏蔽和冷却系统。最后,我们讨论了CDEX-1,CDEX-10和未来的CDEX-1 T探测器的物理目标。
2013-03-04 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
The CDEX Dark Matter Program at the China Jinping Underground Laboratory
中国锦屏地下实验室(CJPL)是一个进行低事件率实验的新设施。我们提出了一个概述CJPL和CDEX暗物质计划的基础上锗探测器与亚千电子伏的灵敏度。报告了所取得的成果、现状以及为进行吨级试验而进行的研发和技术获取工作。
2016-02-08 astro-ph.CO hep-ex nucl-ex
The CDEX-1 1 kg Point-Contact Germanium Detector for Low Mass Dark Matter Searches
中国金平地下实验室(CJPL)建立了CDEX协作组,利用超低能阈p型点接触锗探测器直接探测轻暗物质粒子。第一个1公斤的点接触锗探测器与sub-keV的能量阈值已在位于CJPL的被动屏蔽系统进行了测试。点接触p+电极和外部n+电极的输出使得可以扫描小于1 keV的较低能量范围,同时检测高达3 MeV的较高能量范围。p+和n+电极的输出也可能为暗物质实验提供一种更强有力的信号鉴别方法。已经测试和测量了一些关键参数,包括能量分辨率、死区时间、内部X射线的衰减时间和系统稳定性。结果表明,1 kg点接触式锗探测器及其屏蔽系统和电子线路能够正常工作,性能良好。该探测器系统将用于暗物质搜索实验。
2013-05-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Dark Matter Search with sub-keV Germanium Detectors at the China Jinping Underground Laboratory
灵敏度低于千电子伏的锗探测器为寻找低质量WIMP暗物质打开了一扇窗。CDEX-TEXONO协作组正在新的中国锦屏地下实验室采用这种方法进行第一个研究项目。讨论了实验室和实验的现状和计划。
2012-01-25 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Limits on Light Weakly Interacting Massive Particles from the First 102.8 kg ${\times}$ day Data of the CDEX-10 Experiment
我们报道了在中国锦屏地下实验室CDEX-10实验中用10 kg锗探测器阵列浸没在液氮中进行的轻弱相互作用大质量粒子(WIMPs)搜索的第一批结果,物理数据量为102.8 kg/天。在160 eVee的分析阈值下,在自旋无关和自旋相关的WIMP-核子截面上,在90%的置信水平下,在5 GeV/ ${c}^2$的WIMP质量($m_χ$)下,分别达到了8 $\times 10^{-42}$和3 $\times 10^{-36}$ cm $^{2}$的改进极限. $m_χ$的下限扩展到2 GeV/ ${c}^2$。
2018-06-26 hep-ex physics.ins-det
Differentiation of Bulk and Surface Events in p-type Point-Contact Germanium Detectors for Light WIMP Searches
p型点接触锗探测器是一种新颖的技术,可提供具有亚keV灵敏度的千克级辐射传感器。它们已被用于轻暗物质WIMP的搜索,并可能在中微子物理学中有潜在的应用。然而,有一些异常的表面行为需要加以描述和了解。我们描述的方法和结果的研究计划,其目标是通过软件脉冲形状分析技术,以确定批量和表面事件,并制定校准方案,以评估选择效率的因素。本文导出了国胜中微子实验室低本底装置的效率校正本底谱。
2014-03-13 hep-ex physics.ins-det
First results on low-mass WIMP from the CDEX-1 experiment at the China Jinping underground Laboratory
中国暗物质实验协作组报告了中国锦屏地下实验室岩石覆盖层超过2400米的994 g p型点接触锗探测器获得的14.6 kg-天数据的WIMP暗物质的第一个实验极限。达到的能量阈值为400 eVee。根据14.6 kg-天的实时数据,在区分体信号和表面背景之前,我们将N= 1.75 * 10^{-40} cm^{2}作为WIMP质量为7 GeV的自旋无关截面的90%置信水平的极限。
2013-08-08 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Study of cosmogenic activation in $^{76}$Ge enriched germanium detectors during fabrication and transportation above ground
针对锗探测器地面制造运输时宇宙成因活化产生长寿命核素、增加稀有事件搜寻实验本底的问题,模拟计算了富集$^{76}$Ge锗探测器中宇宙成因核素的产生率与比活度,评估了其对下一代CDEX实验的本底影响。
2024-01-22 hep-ex physics.ins-det
Characterization of large area photomultiplier ETL 9357FLB for liquid argon detector
中国暗物质实验(CDEX)合作组将用锗探测器直接搜寻弱相互作用的大质量粒子。液态氩将用作反康普顿和锗探测器的冷却材料。将使用浸没在液态氩中的低背景和大面积光电倍增管(PMT)来读出来自氩的光信号。在本文中,我们进行了仔细的评价PMT在室温和低温下工作的性能。基于单光电子响应模型,测量了光电倍增管的绝对增益和分辨率。这为CDEX实验中PMT的选择、标定和信号分析奠定了基础。
2013-12-09 hep-ex physics.ins-det
First search for light fermionic dark matter absorption on electrons using germanium detector in CDEX-10 experiment
Tsinghua University(清华大学);Institute of Physics, Academia Sinica(中央研究院物理研究所);NUCTECH Company(同方威视技术股份有限公司);YaLong River Hydropower Development Company(雅砻江流域水电开发有限公司)
CDEX-10实验首次利用锗探测器搜索轻费米子暗物质对电子的吸收,设定了矢量和轴矢量相互作用在0.1-10 keV/c²范围内的截面上限。
2026-02-17 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Limits on spin-independent couplings of WIMP dark matter with a p-type point-contact germanium detector
本文报道了在国胜反应堆中微子实验室用840 g基准质量的p型点接触锗探测器获得的39.5 kg-天的数据对自旋无关的WIMP-核子相互作用截面的新限制。这项研究的关键是选择程序的理解,特别是,在sub-keV范围内的散装表面事件分化。用校准γ源和新型n型点接触锗探测器测量了信号保留和背景抑制效率。部分参数空间的横截面与WIMP质量暗示的各种实验进行了探讨和排除。
2013-07-09 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
Searching for WIMP Dark Matter: The case for Germanium Ionization Detectors
综述了在寻找WIMP形式的非重子粒子暗物质中所遵循的主要策略。为了说明这些搜索的情况下,锗离子化检测器被选中。
2001-11-28 hep-ex
Constraints on cosmic-ray boosted DM in CDEX-10
暗物质(DM)直接探测实验在DM质量大于几GeV时对DM-核子散射截面有很强的限制,但在低质量区留下了很大的参数空间。如果DM能在直接探测实验中产生核反冲以提供可观测的信号,那么它很可能会被膨胀宇宙中的相对论性宇宙射线散射和增强。由于使用锗的低能量阈值探测器对普通晕GeV尺度DM提供了良好的约束,因此有必要重新分析CDEX-10实验中102.8 kg $\times$天的数据,假设DM由宇宙射线增强。对于DM质量范围为1 keV的$<m_χ<$ ~ 1 MeV,有效距离在1 kpc以内的情况,在90%的置信水平下,我们在$8.32\times10^{-30}$ cm $^2$处得到了自旋无关的DM-核子散射截面上几乎平坦的下限. CDEX-10的结果是能够关闭的MiniBooNE和XENON 1 T约束之间的参数空间,这是部分地阻碍了地球衰减效应之间的差距明确。我们还定量计算了预期的中微子地板上寻找CRBDM在未来的直接检测实验使用锗。
2022-04-21 hep-ex hep-ph
Constraints on Sub-GeV Dark Matter--Electron Scattering from the CDEX-10 Experiment
我们提出了改进的锗为基础的限制sub-GeV的暗物质通过暗物质-电子($χ$ - $e$)散射使用205.4公斤$\cdot$天数据集的CDEX-10实验。使用一种新的计算技术,我们得到预测的$χ$ - $e$散射光谱观察到的高纯锗探测器。在重介质的情况下,我们的研究结果实现了3个数量级的改善$m_χ$大于80 MeV/c $^2$相比,以前的锗为基础的$χ$ - $e$的结果。我们还提出了最严格的$χ$ - $e$横截面的限制,迄今为止的实验中使用固态探测器的$m_χ$大于90兆电子伏/c $^2$与重介质和$m_χ$大于100兆电子伏/c $^2$与电偶极耦合。结果表明,在超低放射性背景下,采用高纯锗探测器的$χ$ - $e$新方法是可行的,具有广阔的应用前景。
2022-11-21 hep-ex hep-ph physics.ins-det
In-situ gamma-ray background measurements for next generation CDEX experiment in the China Jinping Underground Laboratory
在中国锦屏地下实验室二期(CJPL-II)C厅使用便携式高纯锗谱仪进行了现场$γ$ -射线测量,以测量低于3 MeV的环境放射性背景,并为下一代中国暗物质实验(CDEX)提供环境$γ$ -射线背景参数。在60 ~ 2700 keV的能量范围内,积分计数率为46.8 cps。通过数值计算和蒙特卡罗模拟分别得到了该光谱仪对混凝土墙和周围空气的探测效率。经计算,Hall-C中墙壁的放射性浓度为${6.8\pm1.5}$ Bq/kg(${^{238}}$ U)、${5.4\pm0.6}$ Bq/kg(${^{232}}$ Th)和${81.9\pm14.4}$ Bq/kg(${^{40}}$ K)。根据测量结果,这些原始放射性核素的未来CDEX实验的预期背景率进行了模拟的单位计数每千电子伏每吨每年(cpkty)的能量范围为2至4千电子伏和2兆电子伏左右。处于长期平衡的具有衰变产物的原始放射性核素的总本底水平分别是能量范围为2 keV至4 keV和约2 MeV的${7.0 \times 10^{-2}}$和${3.1 \times 10^{-3}}$ cpkty。
2021-01-25 hep-ex physics.ins-det
SAGE : A Monte Carlo Simulation Framework for Experiments with Germanium Detectors
详细介绍了一个基于Geant4的锗探测器稀有事件搜索实验模拟框架SAGE。它被设计用于模拟、评估背景分布和研究锗探测器的响应。SAGE框架结合了其实验特定的几何形状和自定义属性,包括事件生成器,物理列表和输出格式,以满足各种模拟目标。它的docker镜像已经准备好用于虚拟化和分发SAGE框架。在这个docker镜像下部署基于Geant 4的模拟将很方便。所实现的几何结构包括p型点接触和宽能量锗探测器与环境的周围环境,这些层次的几何结构可以很容易地扩展。用户通过JSON配置文件选择这些自定义属性。上述属性满足仿真需求,使SAGE成为CDEX实验的通用和强大的仿真框架。
2021-09-28 hep-ex physics.ins-det
Identification of the anomalous fast bulk events in a p-type point contact germanium detector
p型点接触锗探测器的超低探测阈值、超低本征本底和优异的能量分辨率对于稀有事件的研究具有重要意义,特别是对于探测直接的暗物质相互作用、相干弹性中微子-核散射和无中微子双β衰变。在CDEX-1B探测器中观察到具有极快上升时间的异常体事件。本文提出了一种利用脉冲波形模拟和重构源实验信号从体事例中提取快体事例的方法。校准数据和由固有放射性产生的X射线分布证实,快体在钝化层附近经历了一次撞击。这种锗探测器的性能表明,它能够单次击中体空间分辨率,从而提供了一种背景去除技术。
2022-09-21 hep-ex physics.ins-det
Constraints on inelastic dark matter from the CDEX-1B experiment
Tsinghua University(清华大学);Institute of Physics, Academia Sinica(中央研究院物理研究所);NUCTECH Company(同方威视技术股份有限公司)
CDEX-1B实验通过分析非弹性WIMP与核素散射限制了暗物质参数,排除了DAMA/LIBRA允许区域,并预计CDEX-50实验将显著提升灵敏度。
2025-12-31 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Constraints on Bosonic Dark Matter with Low Threshold Germanium Detector at Kuo-Sheng Reactor Neutrino Laboratory
本文报道了在国胜核电站的TEXONO实验中,利用$n$型点接触锗探测器314.15 kg/d的数据,对赝标和矢量玻色超弱相互作用大质量粒子(super-WIMP)的搜索结果。超级WIMP被吸收并在检测器中沉积总能量,使得实验特征是对应于超级WIMP质量的光谱峰。测量的数据与背景模型是兼容的,并没有观察到显着过量的超级WIMP信号。我们推导出新的上限耦合的电子与赝标量和矢量玻色子超弱相互作用粒子在sub-keV质量区域,假设他们是占主导地位的贡献,我们的星系的暗物质密度。
2019-01-17 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Limits on light WIMPs with a 1 kg-scale germanium detector at 160 eVee physics threshold at the China Jinping Underground Laboratory
本文报道了在中国锦屏地下实验室(CJPL)CDEX-1实验中寻找轻弱相互作用大质量粒子(WIMP)暗物质的结果。WIMP核子自旋无关(SI)和自旋相关(SD)耦合的约束来自物理阈值为160 eVee,从737.1千克-天的曝光。SI和SD极限将轻WIMP的下限扩展到2 GeV,并在WIMP质量小于6 GeV时比我们以前的界限有所改善。
2018-06-26 hep-ex physics.ins-det
Improved limits on solar axions and bosonic dark matter from the CDEX-1B experiment using the profile likelihood ratio method
利用CDEX-1B实验的737.1 kg-天数据,我们提出了改进的太阳轴子和更一般的玻色子暗物质粒子耦合约束。CDEX-1B实验位于中国锦屏地下实验室,主要目的是使用p型点接触锗探测器直接探测弱相互作用的大质量粒子。我们采用轮廓似然比的方法来分析存在背景的数据。实现了160 eV的能量阈值,远好于CDEX-1A的475 eV,暴露量为335.6 kg-天。这显著地提高了锗探测器中低于0.8 keV的玻色子暗物质的灵敏度。在90%置信水平下,还对来自康普顿、韧致辐射、原子复合和去激发通道的耦合$g_{Ae} < 2.48 \times 10^{-11}$以及来自$^{57}$ Fe M1跃迁的$g^{eff}_{AN} \times g_{Ae} < 4.14 \times 10^{-17}$进行了限制。
2021-04-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Limits on Low-Mass WIMP Dark Matter with an Ultra-Low-Energy Germanium Detector at 220 eV Threshold
用四通道超低能锗探测器,每个探测器的有效质量为5 g \cite{wimppaper},在50%的效率下实现了(220 $\pm$ 10)eV的能量阈值。这为质量低于10 GeV的WIMP暗物质提供了一个独特的探测器。利用国胜实验室的低本底资料,导出了星系晕中弱相互作用粒子的约束条件。自旋无关的WIMP核子和自旋相关的WIMP中子边界改善了以前的结果之间的3 $-$ 6 GeV的WIMP质量。这些结果,连同那些自旋相关的耦合,将被提交。预测了全尺寸实验的灵敏度。这种探测器技术使得新的中微子和暗物质实验可以利用未探索的亚千电子伏能量窗口。
2008-10-20 astro-ph hep-ex
New limits on spin-independent and spin-dependent couplings of low-mass WIMP dark matter with a germanium detector at a threshold of 220 eV
用有效质量为5g的四通道超低能锗探测器,在效率为50%时,探测器的能量阈值为(220 ± 10)eV。这为质量低于10 GeV的WIMP暗物质提供了一个独特的探测器。在国胜实验室0.338公斤-天的数据采集实时时间下,导出了星系晕中WIMP的约束条件。改进的限制比以前的结果自旋无关的WIMP核子和自旋相关的WIMP中子截面的WIMP质量之间的3-6 GeV。预测了全尺寸实验的灵敏度。这种探测器技术使得新的中微子和暗物质实验可以利用未探索的亚千电子伏能量窗口。在第3版之后包括两个附录,以解决触发和选择效率以及其他问题。
2008-10-03 hep-ex
Bulk and Surface Event Identification in p-type Germanium Detectors
p型点接触锗探测器已被用于轻暗物质的WIMP研究和低能中微子物理的研究。这些探测器对位于表层的事件表现出异常行为。以前的光谱形状方法,以确定这些表面事件的批量信号依赖于光谱形状的假设和使用外部校准源。我们报告了一种改进的方法,在分离它们之间的比例不同类别的现场事件样本作为校准源。使用比率法重新检查来自CDEX-1和TEXONO实验的数据。结果表明,与谱形方法是一致的。
2018-01-08 hep-ex physics.ins-det
Additional Comments on "New Limits on Spin-Independent Couplings of Low-Mass WIMP Dark Matter with a Germanium Detector at a Threshold of 200 eV"
在之前的评论(arXiv:0806.1341v1)中,我们批评了arXiv:0712.1645的纯技术方面,但指出许多其他不一致之处显而易见。鉴于即将发布的另一个版本的arXiv:0712.1645,仍然包含这些问题,我们想提供这个额外的说明的关键指南的方法所遵循的TEXONO合作,在他们的努力,以提取暗物质限制从光谱区域完全由电子噪声为主。我们发现,由于错误的假设和未能探索所有可能的来源,系统学被忽视了。
2008-08-09 astro-ph hep-ex physics.ins-det
Evaluation of the neutron background in cryogenic Germanium target for WIMP direct detection when using a reactor neutrino detector as a neutron veto system
设计了一种具有中子否决系统的直接弱相互作用大质量粒子(WIMP)探测器,以更好地拒绝中子。本文研究了一种实验装置:984个Ge组件置于反应堆中微子探测器中。为了区分核和电子反冲,电离和热信号测量使用低温锗探测器在此检测。中微子探测器用作中子否决装置,实验设计的中子本底用Geant 4模拟估算。结果表明,每吨高纯锗的中子本底可降至O(0.01)事件/年。我们计算了自旋无关的WIMP-核子弹性散射的灵敏度。一吨$\times$/年的暴露量可达到约2 $\times$ $10^{-11}$ pb的横截面。
2015-12-03 astro-ph.IM hep-ex
Improved constraints on WIMPs from the International Germanium Experiment IGEX
一个IGEX 76 Ge双β衰变探测器目前正在Canfranc地下实验室运行,通过WIMP弹性散射产生的Ge核反冲来寻找暗物质WIMP。导出了WIMP-核子自旋无关相互作用的一个新的不相容图。为了得到这一结果,IGEX探测器(能量阈值E4 keV),最近收集的40天的数据进行了分析。这些数据提高了排除限制来自所有其他电离锗探测器的质量区域从20 GeV到200 GeV,其中一个WIMP应该负责年度调制效应的DAMA实验报告将位于。新的IGEX排除等值线第一次仅使用原始数据进入DAMA区域,没有背景歧视,并排除其左上部分。它还表明,与适度的改善检测器的性能,DAMA区域可以充分探索。
2002-01-16 hep-ex
Prospects of cold dark matter searches with an ultra-low-energy germanium detector
该报告介绍了超低能锗探测器开发的研究计划,重点是WIMP暗物质搜索。100 eV的阈值是实现与20 g的检测器阵列,提供了一个独特的探针的低质量WIMP。目前在地面实验室的数据预计将产生与现有的限制在$\rm{5 - 10 GeV}$ WIMP质量范围的敏感性相当。投影参数空间探测与一个完整的规模,公斤质量范围的实验。这样的探测器也将允许中微子-核相干散射和中微子磁矩的研究。
2007-11-08 hep-ex
Constraints on Spin-Independent Nucleus Scattering with sub-GeV Weakly Interacting Massive Particle Dark Matter from the CDEX-1B Experiment at the China Jin-Ping Laboratory
我们报告的结果弱相互作用的大质量粒子(WIMPs)与亚GeV的质量($m_χ$)通过弱相互作用的核自旋无关散射Migdal效应纳入搜索。对CDEX-1B数据进行了时间积分(TI)和年度调制(AM)效应分析,TI分析的$\cdot$日暴露量为737.1 kg,阈值为160 eVee,AM分析的$\cdot$日暴露量为1107.5 kg,阈值为250 eVee。$m_χ$中的敏感窗口扩大了一个数量级,以降低DM质量,并加入Migdal效应。在90%置信水平下,$σ_{χN}^{\rm SI}$的新限值推导为$2\times$ 10 $^{-32}\sim7\times$ 10 $^{-35}$ $\rm cm^2$(用于在$m_χ\sim$ 50 $-$ 180 MeV/ $c^2$下进行TI分析)和$3\times$ 10 $^{-32}\sim9\times$ 10 $^{-38}$ $\rm cm^2$(用于在$m_χ\sim$ 75 MeV/$c^2-$ 3.0 GeV/ $c^2$下进行AM分析)。
2019-10-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Germanium and Silicon Detectors for WIMP Searches: Key Experimental Insights
本综述总结了锗和硅探测器在直接探测暗物质 WIMPs 中的关键实验进展,阐明了其在低背景、大体积和高效排斥机制方面的优势,并评估了散射截面极限与未来前景。
2025-03-04 hep-ex
Limits on light WIMPs with a germanium detector at 177 eVee threshold at the China Jinping Underground Laboratory
中国暗物质实验报告了在中国锦屏地下实验室使用总质量为20 g的锗探测器阵列进行轻WIMP暗物质搜索的结果。在50%信号效率下,实现的物理阈值为177 eVee(“ee”表示电子等效能量)。用0.784 kg-days的数据导出了与核子自旋无关耦合的排斥区,改进了我们以前在WIMP质量小于4.6 GeV时的边界。
2014-08-02 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
The first result on 76Ge neutrinoless double beta decay from CDEX-1 experiment
本文报道了在中国锦屏地下实验室CDEX-1实验中首次获得的Ge-76无中微子双β衰变结果。安装了一台质量为994 g的p型点接触高纯锗探测器,用于寻找无中微子双β衰变事件,并直接探测暗物质粒子。分析了304 kg* 天的暴露量。获得了500 keV ~ 3 MeV的宽带谱,在2.039 MeV能量范围内的平均事例率约为0.012计数/keV/kg/天。根据这一结果,导出Ge-76无中微子双β衰变的半衰期为:T1/2 > 6.4 × 10 ~(22)年(90% C. L)。马约拉纳中微子的有效质量上限为5.0 eV。进一步降低本底水平的可能方法已被讨论,并将在下一阶段的CDEX实验中继续进行。
2017-03-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ultra-Low-Energy Germanium Detector for Neutrino-Nucleus Coherent Scattering and Dark Matter Searches
报道了亚千电子伏灵敏度超低能锗探测器的研制计划和现状。综述了中微子与核相干散射的观测、中微子磁矩的研究以及WIMP暗物质的研究等科学目标。特别是,100-200 eV的阈值和sub-keV的背景下地下实验相比,实现了原型探测器。对于质量在3-6 GeV之间的WIMP设定了新的限制。展望了实现全尺寸实验的前景。
2008-03-01 hep-ex
Constraints on Light WIMPs from SuperCDMS
SuperCDMS实验使用测量电离和声子能量的低温锗探测器搜索弱相互作用大质量粒子(WIMP)。最近几次对WIMP的直接搜索报告了超出背景预期的事件,这可以解释为质量在8-20 GeV/c^2范围内的WIMP。SuperCDMS探测器出色的固有信噪比和强大的背景抑制能力使SuperCDMS成为进一步测试这些信号提示的理想实验。我们提出了两个最近的超级CDMS分析针对这个质量范围的结果:第一个使用Luke-Neganov放大的电离信号,以降低有效的能量阈值,第二个使用多变量的方法来优化背景抑制在一个更大的577千克-天的曝光。
2014-05-16 hep-ex physics.ins-det
Final results of the EDELWEISS-II WIMP search using a 4-kg array of cryogenic germanium detectors with interleaved electrodes
EDELWEISS-II合作项目已经完成了对WIMP暗物质的直接搜索,在Modane的Souterrain实验室使用了10个400克的低温锗探测器阵列。热声子传感器和电荷收集电极与交错的几何形状的组合使用,使有效的拒绝伽马诱导的放射性以及近表面的相互作用。已达到384 kg.d的总有效暴露量,主要来自14个月的连续操作。在20 keV以上观测到五个核反冲候选者,而估计的背景是3.0个事件。这一结果被解释在限制的横截面上的自旋无关的相互作用的WIMP和核子。对于质量为85 GeV的WIMP,在90%CL下不存在4.4 × 10 ^-8 pb的截面。新的约束条件也设置在模型中的WIMP核子散射是非弹性的。
2011-08-31 astro-ph.CO hep-ex
Impact of nuclear shell model uncertainties on silicon and germanium WIMP-nucleus limits
University of Toronto(多伦多大学);Australian National University(澳大利亚国立大学)
本文研究硅和锗靶核壳模型不确定性对WIMP-核子直接探测排除极限的影响,发现核结构不确定性不可忽略,需在实验分析中加以考虑。
2026-09-22 hep-ex hep-ph nucl-th
Recent results from the canfranc dark matter search with germanium detectors
两个锗探测器目前正在2450兆瓦的Canfranc地下实验室工作,寻找WIMP暗物质。一个是2公斤76锗IGEX探测器(RG-2),其能量阈值为4 keV,低能本底率约为0.3 c/keV/kg/天。另一个是小型(234克)天然丰度锗探测器(COSME),低能量阈值(2.5千电子伏)和0.4千电子伏的能量分辨率在10千电子伏,这是寻找弱相互作用粒子和太阳轴子。对COSME在通过光子普里马科夫转换和Ge晶体中的布拉格散射寻找太阳轴子过程中获得的73 kg-天的数据进行分析,得出了95%的C.L.轴子-光子耦合的极限g < 2.8 10^-9 GeV^-1。这些数据,分析WIMP搜索提供了一个排除图WIMP核子自旋无关的相互作用,提高了以前的图在低质量区。另一方面,排除图来自RG-2 IGEX探测器的60千克-天的数据,提高了排除限制来自其他电离(非热)锗探测器实验在该地区的WIMP质量从30至100 GeV最近挑出的DAMA年度调制效应的报告。
2000-11-27 astro-ph hep-ex hep-ph
Constraints on Axion couplings from the CDEX-1 experiment at the China Jinping Underground Laboratory
本文报道了在中国锦屏地下实验室CDEX-1实验中,利用p型点接触锗探测器335.6 kg·d的探测数据,对太阳轴子和银河系暗物质轴子或类轴子粒子的探测结果。数据与背景模型兼容,未观察到过量信号。在90%置信水平下,导出了太阳轴子对康普顿、韧致辐射、原子复合和去激通道的模型无关耦合$g_{Ae}<2.5\times10^{-11}$和$^{57}$ Fe M1跃迁的模型无关耦合$g^{\text{eff}}_{AN}\times g_{Ae}<6.1\times10^{-17}$的极限。在DFSZ和KSVZ模型的框架内,我们的结果分别排除了质量大于0.9 eV/c $^{2}$和173 eV/c $^{2}$的轴子.推导出的限制暗物质轴子低于1千电子伏的改善比以前的结果。
2016-10-24 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Improved WIMP-search reach of the CDMS II germanium data
CDMS II数据从5塔运行在苏丹地下实验室进行了再处理与改进的电荷脉冲拟合算法。两种新的分析技术,拒绝表面事件的背景被应用到612公斤天锗探测器WIMP搜索曝光。还通过将10 keV分析阈值降低至$\sim$ 5 keV来完成扩展分析,以增加接近8 GeV/ $c^2$的WIMP质量的灵敏度。揭盲后,在10 keV的沉积能量以上没有候选事件,在低阈值分析中有6个事件。这产生了最小的WIMP-核子自旋无关散射截面极限的$1.8 \times 10^{-44}$和$1.18 \times 10 ^{-41}$ cm $^2$在90\%的置信度为60和8.6 GeV/ $c^2$ WIMP,分别。对于60(8.6)GeV/ $c^2$ WIMP,这将先前的CDMS II结果提高了2.4(2.7)倍。
2015-10-13 astro-ph.CO hep-ex
Direct Detection Constraints on Dark Photons with CDEX-10 Experiment at the China Jinping Underground Laboratory
我们报告的暗光子有效动力学混合参数($κ$)的约束条件,从两个${p}$型点接触锗探测器的CDEX-10实验在中国锦屏地下实验室的数据。推导了太阳暗光子205.4 kg·d曝光量下$κ$的90%置信上限,探索了直接探测实验中质量(${m_V}$)为10 ~ 300 eV/ ${c^2}$的新参数空间.考虑暗光子作为宇宙学暗物质,从449.6 kg-天数据中设定了${m_V}$从0.1到4.0 keV/ ${c^2}$的90%置信水平的限值,最小值为${\rm{m_V=200\ eV/c^2}}$的${\rm{κ=1.3 \times 10^{-15}}}$。
2020-03-18 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Preliminary results of a WIMP search with EDELWEISS-II cryogenic detectors
EDELWEISS-II实验使用低温热和电离探测器,以探测锗核上可能的WIMP暗物质粒子的罕见相互作用。最近,开发并验证了具有交错电极几何结构的新一代探测器,能够出色地抑制伽马射线和表面相互作用。我们在这里提出了一个为期一年的WIMP的搜索进行了10个这样的探测器在Alumatoire Souterrain德Modane的初步结果。用322 kg的磁共振谱仪获得了对自旋无关的WIMP-核子截面为5 \times 10-8 pb的灵敏度
2010-11-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Search for Light Weakly-Interacting-Massive-Particle Dark Matter by Annual Modulation Analysis with a Point-Contact Germanium Detector at the China Jinping Underground Laboratory
本文介绍了中国锦屏地下实验室CDEX-1B实验中质量为1 kg的$p$型点接触锗探测器的光弱相互作用大质量粒子(WIMP)搜索结果和年调制(AM)分析结果。在4.2年的跨度内,对总生存时间为3.2年的数据集进行了分析,分析阈值为250 eVee。在90\%置信水平(C.L.)下,作为WIMP质量($m_χ$)函数的WIMP核($χ$ - $N$)自旋无关截面的极限都是用暗物质晕模型推导出来的。在标准晕轮模型的范围内,90% C. L.在$>$ 99.99\%和98\% C.L.处排除了基于DAMA/LIBRA和CoGeNT AM的分析所暗示的允许区域,分别这些结果对应于迄今为止WIMP AM测量中$m_χ$ $<$ 6 $~{\rm GeV}/c^2$的最佳灵敏度。
2019-11-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Constraints on ultraheavy dark matter from the CDEX-10 experiment at the China Jinping Underground Laboratory
Tsinghua University(清华大学);Institute of Physics, Academia Sinica(中央研究院物理研究所);NUCTECH Company(同方威视技术股份有限公司)
CDEX-10实验利用蒙特卡洛框架模拟超重暗物质在锗探测器中的传播和能量沉积,排除了部分暗物质与核子散射截面,提供了低于10^8 GeV的最严格限制。
2026-03-28 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Search for an Annual Modulation in a P-type Point Contact Germanium Dark Matter Detector
15个月的累积CoGeNT数据的年度调制,弱相互作用大质量粒子(WIMP)相互作用的预测签名的迹象进行检查。目前可用的数据支持存在一个调制组件的来源不明,与参数初步兼容的星系晕组成的轻质量WIMP。非优化估计产生的调制的统计意义为~2.8西格玛,有限的短期曝光。
2011-10-04 astro-ph.CO hep-ex
Particle Dark Matter and Solar Axion Searches with a small germanium detector at the Canfranc Underground Laboratory
一个小型的天然丰度锗探测器最近在Canfranc地下实验室(西班牙比利牛斯山)运行,其屏蔽和过载条件比同一探测器以前运行时有所改善。在这些条件下,72.7公斤/天的照射量与探测器以前的操作相比,目前的本底改进约为一个数量级。这些新数据已被应用于直接搜索WIMP和太阳轴子。新的WIMP排除图,改善目前的低质量的界限的报告。本文还提出了一个限制的轴子光子耦合从分析的数据寻找一个Primakoff轴子光子转换和布拉格散射晶体内。
2001-01-22 astro-ph hep-ex
CDMS-II to SuperCDMS: WIMP search at a zeptobarn
低温暗物质搜索实验(CDMS)采用低温Ge和Si探测器通过目标核的弹性散射来探测WIMP。最后一次分析中,锗暴露量为397.8千克-天,没有观测到任何候选事件,因此,当WIMP质量为60 GeV时,与自旋无关的WIMP-核子截面的上限为6.6 x 10 ^{-44} cm ^2(如果包括之前的CDMS Soudan数据,则为4.6 x 10^{-44} cm ^2)。将讨论当前分析的表面事件抑制能力的改进,其中锗暴露比上次分析中使用的暴露大2.5倍。为了将灵敏度提高到超过1 x 10^{-44} cm ^2的基准,研制了新的1英寸厚的探测器。由六个这种探测器组成的第一个塔已成功地安装在苏丹场址。这些探测器将用于15 kg的SuperCDMS级,预期对自旋无关的WIMP-核子弹性散射截面的灵敏度为5 x 10^{-45} cm ^2。此外,CDMS协作组已经开始寻找非WIMP暗物质粒子的特征,这可能解释DAMA观测到的年度调制特征。
2010-01-18 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Results from a Low-Energy Analysis of the CDMS II Germanium Data
我们报告的结果,从低温暗物质搜索(CDMS II)实验在苏丹地下实验室的数据重新分析。2006年10月至2008年9月,我们使用8个锗探测器采集了数据,并在降低反冲能阈值(2 keV)的情况下重新分析了这些数据,以提高对质量低于~10 GeV/c^2的弱相互作用大质量粒子(WIMP)相互作用的灵敏度。对于质量低于9 GeV/c^2的WIMP,这一分析提供了比CDMS II之前的结果更强的约束,并排除了与DAMA/LIBRA和CoGeNT实验中可能的低质量WIMP信号相关的参数空间。
2011-04-21 astro-ph.CO hep-ex
CoGeNT: A Search for Low-Mass Dark Matter using p-type Point Contact Germanium Detectors
CoGeNT采用p型点接触(PPC)锗探测器来搜索弱相互作用大质量粒子(WIMP)。凭借其低能量阈值和拒绝表面背景的能力,这种类型的设备允许强调低质量的暗物质候选者(wimp质量约为10 GeV/c2)。我们报告的PPC探测器目前正在苏丹地下实验室的数据,屏蔽,数据采集,仪器稳定性,数据分析和背景估计方面的详细说明的特点。一个详细的背景模型被用来调查低能量过剩的事件先前报道,并评估在低能量事件率的时间调制的可能性。对所有目前已知背景的广泛模拟并没有为CoGeNT数据中过量的低能事件或先前观察到的事件率的时间变化提供可行的背景解释。还首次报道了作为能量函数的数据中的表面(慢脉冲上升时间)事件污染的确定。我们的结论是,CoGeNT探测器技术非常适合于搜索DAMA/LIBRA结果所支持的WIMP质量和耦合区域中的暗物质粒子相互作用所预期的年度调制签名
2013-04-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Large-Mass Ultra-Low Noise Germanium Detectors: Performance and Applications in Neutrino and Astroparticle Physics
本文介绍了一种新型的辐射探测器--p型修饰电极锗二极管。原型显示,第一次,在核反应堆实验中的相干中微子-核散射的测量所需的功能(质量,能量阈值和背景预期)的组合。该设备杂交的质量和能量分辨率的常规HPGe同轴伽马能谱仪与低电子噪声和阈值的小型X射线半导体探测器,还显示了一个内在的能力,区分多个从单站点粒子相互作用。目前的性能的原型和可能的进一步改进进行了讨论,以及其他应用这种新型的设备在中微子和天体粒子物理(双β衰变,中微子磁矩和WIMP搜索)。
2007-01-07 astro-ph hep-ex nucl-ex
Searching for $^{76}$Ge neutrinoless double beta decay with the CDEX-1B experiment
本研究在CJPL运行CDEX-1B探测器累积504.3 kg·天数据,通过反符合与MSE/SSE甄别将背景抑制23倍,测得$^{76}$Ge无中微子双β衰变半衰期下限为$1.0\times 10^{23}$年,对应有效马约拉纳中微子质量上限为3.2-7.5 eV。
2024-09-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Short remarks on possible production of defects in low temperature semiconductor detectors for dark matter physics experiments
暗物质的性质仍然是一个悬而未决的问题,但有证据表明,宇宙中的大部分暗物质是非重子,非发光和非相对论性的,假设的弱相互作用大质量粒子(WIMP)是满足上述所有标准的候选者。为了最大限度地减少在搜索中识别WIMP相互作用的模糊性,在更多的实验中,同时测量两个不同的量:电离和来自闪烁信号的声子或光。硅和锗晶体用于某些实验。在本文中,我们讨论了由于WIMP相互作用在半导体中产生的缺陷,并估计其在能量平衡中的贡献。这种现象存在于所有温度下,在keV能量范围内是重要的,但在通常的实验信号分析中没有考虑到,并且可能在识别WIMP时引入错误。
2009-07-02 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Search for boosted keV-MeV light dark matter particles from evaporating primordial black holes at the CDEX-10 experiment
本研究利用CDEX-10实验的低阈值数据,对蒸发原初黑洞产生的加速轻暗物质粒子提出了新约束,排除了特定质量和截面参数空间,并展示了低阈值探测较重PBHs的潜力。
2023-09-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det