世界最深地下實驗室 我國暗物質(zhì)直接探測“飛躍”

　　“跟跑”變“并跑”

　　我國暗物質(zhì)直接探測“飛躍”

　　自中國錦屏地下實驗室一期建成投入使用以來，已經(jīng)開展了清華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的高純鍺直接探測合作組(CDEX)、上海交通大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的液氙直接探測合作組(PandaX)等暗物質(zhì)直接探測實驗，及清華大學(xué)主持的錦屏中微子實驗等，取得了一系列研究成果。在較短的時間內(nèi)使我國暗物質(zhì)直接探測實驗從無到有，研究水平達(dá)到國際先進(jìn)，由“跟跑”變成“并跑”。

　　2013年，清華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的CDEX合作組在國際上發(fā)表了中國第一個自主暗物質(zhì)研究成果，研究水平達(dá)到國際第一陣營。2014年，合作組又獲得了10GeV以下能區(qū)里同類探測器最靈敏的實驗結(jié)果，確定性地排除了美國CoGeNT實驗組多年來宣稱的暗物質(zhì)存在區(qū)域。2018年CDEX合作組發(fā)表了4-5GeV能量區(qū)間當(dāng)時國際最好的暗物質(zhì)探測靈敏度實驗結(jié)果。

　　如今，CDEX合作組的有效實驗數(shù)據(jù)積累已超過4年，開展了年度調(diào)制、暗物質(zhì)軸子、暗光子等多個通道物理分析，不僅在暗物質(zhì)研究方面取得了國際先進(jìn)水平的成果，還在高純鍺探測器自主研制、自主低溫低本底前端電子學(xué)研制等核心技術(shù)方面取得重要突破。

　　2018年，CDEX合作組自主研制的世界第一個低閾值低本底的配置金屬氧化物集成電路前放的點電極高純鍺探測器(ASIC-PPCGe)，能量分辨率達(dá)到商業(yè)探測器水平，而且測量到了低能區(qū)Ge-68宇生X射線，展現(xiàn)了低本底測量能力。

　　未來，合作組將建設(shè)100公斤至噸量級的鍺-76同位素豐度達(dá)85%以上的富集高純鍺陣列探測器系統(tǒng)，將探測靈敏度再提升兩到三個量級，可以同時測量暗物質(zhì)和無中微子雙貝塔衰變兩個重大前沿科學(xué)問題研究。

　　在國際合作方面，CDEX合作組參與了由中國、美國、歐洲等地區(qū)的40多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的數(shù)百位科學(xué)家組成LEGEND合作組工作，獨立提出并推動了基于LEGEND框架的噸量級高純鍺無中微子雙貝塔衰變實驗方案。