Micromegas for dark matter searches: CAST/IAXO & TREX-DM
J. G. Garza, S. Aune, J. F. Castel, S. Cebrián, T. Dafni, E. Ferrer-Ribas, J. Galán, J. A. García, I. Giomataris, F. J. Iguaz, I. G. Irastorza, G. Luzón, H. Mir… 展开作者
J. G. Garza, S. Aune, J. F. Castel, S. Cebrián, T. Dafni, E. Ferrer-Ribas, J. Galán, J. A. García, I. Giomataris, F. J. Iguaz, I. G. Irastorza, G. Luzón, H. Mirallas, T. Papaevangelou, A. Peiró, A. Tomás, T. Vafeiadis
备注：
4 pages, 5 figures. 4th International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors. (Trieste, 12-15 October 2015)
The most compelling candidates for Dark Matter to day are WIMPs and axions. The applicability of gasesous Time Projection Chambers (TPCs) with Micromesh Gas Structures (Micromegas) to the search of these particles is explored within this work. Both particles would produce an extremely low rate at very low energies in particle detectors. Micromegas detectors can provide both low background rates and low en- ergy threshold, due to the high granularity, radiopurity and uniformity of the readout. Small (few cm wide) Micromegas detectors are used to image the axion-induced x-ray signal expected in the CERN Axion Solar Telescope (CAST) experiment. We show the background levels obtained in CAST and the prospects to further reduce them to the values required by the Internation Axion Observatory (IAXO). We also present TREX-DM, a scaled-up version of the Micromegas used in axion research, but this time dedicated to the low-mass WIMP detection. TREX-DM is a high-pressure Micromegas-based TPC designed to host a few hundreds of grams of light nuclei (argon or neon) with energy thresholds potentially at the level of 100 eV. The detector is described in detail, as well as the results of the commissioning and characterization phase on surface. Besides, the back- ground model of TREX-DM is presented, along with the anticipated sensitivity of this search, which could go beyond current experimental limits.
Low-energy threshold demonstration for dark matter searches in TREX-DM with an $^{37}$Ar source produced at CNA HiSPANoS
Centro de Astropartı́culas y Fı́sica de Altas Energı́as, Universidad de Zaragoza（加泰罗尼亚高能天体物理与粒子中心，萨拉戈萨大学）；Centro Nacional de Aceleradores（国家加速器中心）；Universidad de Sevilla（塞维利亚大学）
Lowering the background level and the energy threshold of Micromegas x-ray detectors for axion searches
轴子太阳窥镜通过在强磁场中转换为x射线来寻找太阳轴子。使用低背景X射线探测器是提高这些搜索灵敏度的一个重要组成部分。本文综述了用于欧洲核子研究中心（CERN）轴子太阳望远镜（CAST）和未来国际轴子天文台（IAXO）的Micromegas探测器的最新进展。CAST中的实际设置已实现低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，比第一代Micromegas探测器低100倍。这种减少是基于主动和被动屏蔽技术，选择放射纯材料，离线歧视技术和读出的高粒度。我们详细描述的背景模型的检测器，其操作的基础上在CAST网站和Canfranc地下实验室（LSC），以及Geant 4模拟。目前在LSC达到的最佳水平低于10 $^{-7}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，并显示出该技术在IAO中应用的良好前景。最后，我们提出了一些想法和结果，降低这些探测器的能量阈值低于1千电子伏，使用高透明的窗口，自动触发电子学和研究在不同的能量的集群形状。由于在这个能量范围内预期会有高通量的类轴子粒子，亚千电子伏阈值探测器可以扩大轴子太阳镜的物理情况。
X-ray detection with Micromegas with background levels below 10$^{-6}$ keV$^{-1}$cm$^{-2}$s$^{-1}$
Micromegas探测器是探测低能X射线的最佳技术选择。多年来，应用于这些探测器的低本底技术产生了显着的本底降低，成为这些发展的CAST实验受益者。在本文件中，我们报告了最新的升级，以进一步减少背景和更好地了解探测器的响应。升级包括读出电子设备，新的探测器设计和更有效的宇宙μ子否决系统的实施。首次在海平面获得了低于10 $^{-6}$ keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底能级，证明了下一代轴子日像仪IAO所提出的期望的可行性。本文还将介绍和讨论在CAST探测器实验室的X射线束中进行的一系列测量所获得的一些结果。
Gaseous time projection chambers for rare event detection: Results from the T-REX project. II. Dark matter
作为T-REX项目的一部分，在过去几年中进行了许多研发和原型设计活动，以探索Micromegas读取的气态TPC在稀有事件搜索中的适用性，如双β衰变（DBD），轴子研究和低质量WIMP搜索。虽然在配套文件中，我们专注于DBD，在本文中，我们专注于搜索暗物质候选者，无论是轴子和WIMP的结果。小型超低背景Micromegas探测器被用于对像CERN的CAST这样的轴子太阳镜中预期的X射线信号进行成像。在CAST中已经实现了低至$0.8\times 10^{-6}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的本底水平，而在位于Canfranc地下的地下实验室的测试台中已经获得了低至$\sim10^{-7}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的值。将描述巩固和进一步降低这些值到$\sim10^{-8}$ c keV $^{-1}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的前景。这样的探测器，放置在未来的IAXO实验的X射线望远镜的焦点，将允许10 $^5$比CAST更好的信噪比，并搜索太阳轴子与$g_{aγ}$下降到几个10 $^{12}$ GeV $^{-1}$，以及进入未探索的轴子参数空间。此外，这些TPC的放大版本，适当屏蔽并放置在地下，可以在寻找低质量WIMP方面具有竞争力。TREX-DM原型，$\sim$ 0.3…
