팬더X

PandaX
팬더X
대체 이름입자 및 천체물리 제논 검출기
장소중국 쓰촨성
좌표28°12ºN 101°42°E/28.2°N 101.7°E/ 28.2; 101.7좌표: 28°12°N 101°42°E / 28.2°N 101.7°E / 28.2, 101.7 Edit this at Wikidata
조직중국진핑지하연구소 Edit this on Wikidata
망원경 스타일입자 검출기 Edit this on Wikidata
웹 사이트pandax.sjtu.edu.cn Edit this at Wikidata
PandaX is located in China
PandaX
팬더X의 소재지
[Wikidata에서 편집]

입자 및 천체물리 제논 검출기(PandaX)는 중국 [1]쓰촨에 있는 중국진핑 지하 연구소의 암흑 물질 검출 실험이다.이 실험은 세계에서 가장 깊은 지하 실험실을 차지하고 있으며, 가장 큰 실험 중 하나이다.

참가자

이 실험은 중국 상하이 자오퉁 [2]대학의 연구원들이 이끄는 약 40명의 과학자로 구성된 국제 팀에 의해 운영된다.이 프로젝트는 2009년 상하이 자오퉁 대학, 산둥 대학, 상하이 응용 물리학 연구소(zh), 중국 [3][4]과학원의 연구원들과 함께 시작되었다.메릴랜드 대학, 북경 대학, 미시건 대학의 연구원들이 [3]2년 후에 합류했다.PandaX 팀에는 Eertan 수력 발전 회사의 [5]멤버도 포함되어 있습니다.2015년 [6]중국과학기술대학, 중국원자력연구소, 쑨원대학교의 과학자들이 PandaX에 합류했다.

설계 및 시공

PandaX는 직접 검출 실험으로, 2상 크세논 시간 투영실(TPC) 검출기로 구성됩니다.[1]제논과 LUX 실험과 마찬가지로 제논의 액상과 기체상을 모두 사용하면 이벤트의 위치를 파악하고 감마선 이벤트를 [4]거부할 수 있습니다.암흑 물질 이벤트 탐색 외에도, PandaX는 Xe-136 중성미자 이중 베타 [4]붕괴를 탐지하도록 설계되었다.

실험실.

PandaX는 [2][7]지하 2,400m(1.5m) 이상에 있는 세계에서 가장 깊은 지하 실험실인 중국진핑지하연구소(CJPL)에 위치하고 있다.실험실의 깊이는 실험이 유사한 검출기보다 우주선의 간섭으로부터 더 [8]잘 보호되어 기기를 더 쉽게 확장할 수 있다는 것을 의미합니다.CJPL의 뮤온 플럭스는 연간 평방미터당 66건인데, 이는 LUX 실험의 본거지인 샌포드 지하 연구 시설의 950건/m와2 제논 [4]검출기의 본거지인 이탈리아의 그란 사소 연구소의 8,030건/m와2 비교된다.시진핑의 대리석도 홈스테이크나 그란사소의 암석보다 방사능이 적어 [4][7]오탐지 빈도가 더욱 낮아진다.미시간 대학의 공동 연구원인 볼프강 로렌존은 "PandaX가 유사한 [7]검출기만큼 훨씬 저렴하고 많은 차폐 물질이 필요하지 않다는 것이 큰 장점"이라고 논평했다.

운용 단계

대부분의 저배경 물리학과 마찬가지로, 이 실험은 여러 세대의 검출기를 만들고 있으며, 각각 다음 세대의 프로토타입 역할을 한다.크기가 클수록 민감도가 높아지지만 이는 원치 않는 '배경 이벤트'가 원하는 이벤트를 잠그는 것을 막을 수 있는 경우에만 유용하다. 방사능 오염에 대한 보다 엄격한 제한도 필요하다.이전 세대에서 배운 교훈은 후세대를 구성하는 데 사용된다.

1세대 PandaX-I는 2014년 [9]: 15 11월 말까지 운영되었다.저질량 상태(<10 GeV)를 탐색하고 다른 [1][8]검출기 실험에서 보고된 암흑 물질 신호를 검증하기 위해 120 kg (260 lb)의 제논(이 중 54 kg (119 lb)는 기준 [10]: 7, 10 질량이었다.PandaX-I는 100kg 이상의 제논을 검출기에 사용한 중국 최초의 암흑물질 실험으로, 그 크기는 미국의 [2]LUX 실험 다음으로 컸다.

2015년 3월에 완료되어 현재 운용되고 있는 PandaX-II는 10–1000 [1][8][7]GeV 상태를 조사하기 위해 500kg (약 300kg 기준)[10]: 24–25 의 제논을 사용한다.PandaX-II는 첫 번째 버전부터 실드, 외부 용기, 저온 기술, 정화 하드웨어 및 일반 인프라를 재사용하지만, 훨씬 더 큰 시간 투영 챔버, 더 높은 순도의 내부 용기(방사성 Co가 훨씬 적음) 스테인리스 스틸, 그리고 [4][11]저온스탯을 사용합니다.

Panda X의 건설 비용은 1단계에 [8][7]800만 달러를 들여 1500만 달러로 추산된다.

PandaX-II는 주요 [12]: 213 [10]: 24 물리학이 2018년까지 진행되기 전인 2015년 말(11월 21일~12월 14일)[11]의 짧은 시운전으로부터 몇 가지 예비 물리학 결과를 도출했다.

PandaX-II는 100kg의 제논100 및 250kg의 LUX [10]: 25 [12]검출기보다 훨씬 더 민감하다. 이탈리아의 제논100은 2014년 이전 3~4년 동안 광범위한 윔프 [3][8]질량에 걸쳐 가장 높은 민감도를 나타냈지만 PandaX-II에 [12]: 213 의해 비약했다.PandaX-II의 스핀 비의존 WIMP-핵자 산란 단면에 대한 가장 최근의 결과는 [13]2017년에 발표되었다.2018년 9월 제논1T 실험은 278.8일 동안 수집된 데이터로부터 얻은 결과를 발표했으며 WIMP-핵자 스핀-비의존 [14]탄성 상호작용에 대한 새로운 기록을 수립했다.

PandaX의 다음 단계는 PandaX-xT라고 불린다.제2상 CJPL-II 실험실에서 4톤 타깃(PandaX-4T)을 가진 중간 단계를 건설 중이다.최종 목표는 민감한 [6]지역에 30톤의 제논을 함유할 3세대 암흑 물질 검출기를 만드는 것입니다.2021년 7월, PandaX-4T의 시운전 [15]결과를 이용해 암흑 물질을 찾는 출판이 이루어졌다.

초기 결과

PandaX 실험장비의 대부분은 2012년 8월 상하이 자오퉁대학에서 중국진핑지하연구소로 운송되었으며 2013년에는 [3]두 번의 엔지니어링 시험운행이 실시되었다.최초 데이터 수집 실행(PandaX-I)은 2014년 5월에 시작되었습니다.이 연구결과는 2014년 9월 사이언스 차이나 물리, 기계 및 천문학 저널에 보고되었습니다.초기 실행에서는 약 400만 개의 원시 이벤트가 기록되었으며, WIMP 암흑 물질의 예상 에너지 영역에는 약 10,000개가 기록되었다.이 중 제논 표적의 조용한 내부 코어에서는 46개의 사건만 기록되었습니다.이러한 현상은 암흑 물질보다는 배경 방사선과 일치했다.PandaX-I 실행에서 관찰된 암흑 물질 신호가 없기 때문에 유사한 [2]실험에서 이전에 보고된 암흑 물질 신호에 강한 제약을 가합니다.

접수처

스테판 펑크는 스탠퍼드 선형 가속기 센터 연구소는`` 다른 direct-detection 실험에 대한 우리의 돈을 보내고 그것의 가치가 없다 논평은 다른 나라의 여러개의 개별적인 direct-detection 암흑 물질 실험의 지혜 등을 조사했다."[8]샹둥 지 PandaX의 대변인과 상하이 지아오 통 대학교는에서 물리학자.versity는 국제사회가 3개 이상의 멀티톤 검출기를 지원할 가능성이 낮다는 것을 인정하지만, 많은 그룹이 활동하면 [8]검출 기술이 더 빨리 향상될 것이라고 주장한다.LUX 실험의 대변인이자 브라운 대학의 물리학과 교수인 리처드 게이트켈은 "중국이 기초 [7]물리학 프로그램을 개발하는 것을 보게 되어 기쁘다"고 말했다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d "PandaX Dark Matter Experiment". Shanghai Jiao Tong University.
  2. ^ a b c d "First dark matter search results from Chinese underground lab hosting PandaX-I experiment". Phys.org. September 30, 2014.
  3. ^ a b c d "Chinese scientists search for evidence of dark matter particles with new underground PandaX detector". Phys.org. July 23, 2014.
  4. ^ a b c d e f Ji, Xiangdong (June 5, 2013). "PandaX: Direct Dark Matter Search Experiment in China Jinping Underground Lab" (PDF). Shanghai Particle Physics and Cosmology Symposium 2013. Shanghai Jiao Tong University.
  5. ^ "PandaX Dark Matter Experiment: Team". Shanghai Jiao Tong University.
  6. ^ a b Ji, Xiangdong (August 7–11, 2017). PandaX Dark Matter Search (PDF). TeVPA 2017.
  7. ^ a b c d e f Strickland, Eliza (January 29, 2014). "Deepest Underground Dark-Matter Detector to Start Up in China". IEEE Spectrum. IEEE.
  8. ^ a b c d e f g Reich, Eugenie Samuel (February 20, 2013). "Dark-matter hunt gets deep". Nature. Nature Publishing Group. 494 (7437): 291–292. Bibcode:2013Natur.494..291S. doi:10.1038/494291a. PMID 23426301.
  9. ^ Giboni, Karl (15–17 December 2014). PandaX Results and Outlook (PDF). 7th symposium on large TPCs for low-energy rare event detection. Paris.
  10. ^ a b c d Liu, Jianglai (7–11 September 2015). The PandaX Experiment and the Results from the Full Exposure of PandaX-I (PDF). 14th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Torino.
  11. ^ a b Tan, Andi; et al. (PandaX-II Collaboration) (2016). "Dark Matter Search Results from the Commissioning Run of PandaX-II". Phys. Rev. D. 93 (12): 122009. arXiv:1602.06563. Bibcode:2016PhRvD..93l2009T. doi:10.1103/PhysRevD.93.122009. S2CID 14367942.
  12. ^ a b c Liu, Jianglai; Chen, Xun; Ji, Xiangdong (2 March 2017). "Current status of direct dark matter detection experiments". Nature Physics. 13 (3): 212–216. arXiv:1709.00688. Bibcode:2017NatPh..13..212L. doi:10.1038/nphys4039. S2CID 119425199.
  13. ^ PandaX-II Collaboration; Tan, Andi; Xiao, Mengjiao; Cui, Xiangyi; Chen, Xun; Chen, Yunhua; Fang, Deqing; Fu, Changbo; Giboni, Karl (2016-09-16). "Dark Matter Results from First 98.7 Days of Data from the PandaX-II Experiment". Physical Review Letters. 117 (12): 121303. arXiv:1607.07400. Bibcode:2016PhRvL.117l1303T. doi:10.1103/PhysRevLett.117.121303. PMID 27689262. S2CID 31737914.
  14. ^ Aprile, E.; et al. (XENON collaboration) (2018). "Dark Matter Search Results from a One Ton-Year Exposure of XENON1T". Physical Review Letters. 121 (11): 111302. arXiv:1805.12562. Bibcode:2018PhRvL.121k1302A. doi:10.1103/PhysRevLett.121.111302. PMID 30265108.
  15. ^ Meng, Yue; et al. (2021). "Dark Matter Search Results from the PandaX-4T Commissioning Run". Physical Review Letters. 127 (26): 261802. arXiv:2107.13438. Bibcode:2021PhRvL.127z1802M. doi:10.1103/PhysRevLett.127.261802. PMID 35029500. S2CID 236469421.