探测暗物质地设想.ppt

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1、探测暗物质的设想陈国明中科院高能所2005年2月1日2021/10/61GuomingCHEN暗物质有多个候选者,这里只想验证:最小超对称粒子,neutralino,χ是否就是暗物质2021/10/62GuomingCHENχ的相互作用散射:χq→χq湮灭线：→:Eγ=mχ→Z:Eγ=mχ（1-mz2/4mχ2）连续谱：→ffbar,WW,ZZ,ZH,…反质子、正电子和γ（来自π0）在与mχ相关的某个区域出现抬高2021/10/63GuomingCHEN通过湮灭线探测暗物质由于加速机制和气体尘埃的分布不很清楚，连续谱如果出现整体抬高会有很多解释，而湮灭线则

2、是决定性的，因此建议通过湮灭线来探测暗物质。2021/10/64GuomingCHEN的质量和湮灭截面质量的不确定性30GeV﹤mχ﹤340TeV，30GeV以下已被实验排除。的湮灭截面的理论计算取决于参数的选取。2021/10/65GuomingCHENχ的分布MooreNFW2021/10/66GuomingCHEN子结构成团过程毕效军提供2021/10/67GuomingCHEN探测湮灭线的要求能量分辨高视野宽面积大粒子识别能力强有效几何因子=视野x面积x效率2021/10/68GuomingCHEN地面探测:切仑柯夫望远镜能区:10GeV—10TeV能量分辨:

3、大约15%γ/p分辨:10-2—10-3γ/e分辨:不能视野:约为3o,只能定点探测面积:大探测时间:晴好无月的夜晚2021/10/69GuomingCHEN地面探测:广延大气簇射阵列我国羊八井的ARGO可以说是其代表，对于暗物质探测，其优点是:面积大;视野宽;可采用巡天模式,blindsearch缺点是:/p的区分较差，约为10-1，/e不分，能量分辨差(100%)，能量的刻度困难.2021/10/610GuomingCHEN地面探测小结切仑柯夫望远镜:不能作blindsearch广延大气簇射阵列:不能测湮灭线2021/10/611GuomingCHEN太空实验:GL

4、AST既能作blindsearch,又能测量湮灭线(能量分辨12%)但仅限于300GeV以下GF:0.9m2sr2021/10/612GuomingCHEN太空实验:AMS02通过反质子、正电子的能谱探测暗物质GF:0.5m2sr能区:1GeV—2TeV通过湮灭线来探测暗物质GF:0.12m2sr能区:1GeV—2TeV能量分辨:3%2021/10/613GuomingCHEN太空实验:CALET通过湮灭线来探测暗物质GF:0.5m2sr能区:20MeV-20TeV2021/10/614GuomingCHEN太空实验小结既能作blindsearch(大视野,巡天)又能测量湮

5、灭线(能量分辨高)关键在于几何因子2021/10/615GuomingCHEN国内实验基础分析地面:切仑柯夫望远镜,没有基础;广延大气簇射阵列,羊八井太空:高能所参加AMS合作,设计制作电磁量能器;紫台参加ATIC,CALET合作2021/10/616GuomingCHEN设想一在太空观测湮灭线能量分辨:5%能区:30GeV—300TeV几何因子:10m2sr比GLAST大10倍比CALET大20倍比AMS02大100倍重量:在发射能力以内2021/10/617GuomingCHEN探测器的概念设计1.65m*1.65m*0.65m25r.l.5m2sr5000kgHEG

6、ARD(HighEnergyGammarayDetector)2021/10/618GuomingCHEN量能器构造25层13000道2021/10/619GuomingCHENHEGARD名称:HighEnergyGammaRayDetector简称:HEGARD尺寸:158cm158cm63cm重量：6吨轨道高度:大于4500公里,竖立,两面都能接收在轨时间:3年2021/10/620GuomingCHEN能量测量厚度：25r.l.三维读出横向纵向泄漏修正范围:30GeV—300TeV能量分辨：优于5%AMS02量能器的经验(16r.l.束流测试结果）：80TeV:

7、17r.l.2021/10/621GuomingCHEN方向测量三维读出，重建簇射方向测量精度：优于0.5oAMS02量能器束流测试结果2021/10/622GuomingCHEN电磁簇射与强子簇射的区分塑料橡胶：用来慢化次级中子外层含硼闪烁体：探测慢中子n+10B→7Li+α+γα和γ在含硼闪烁体中产生输出电磁簇射：很少产生次级中子强子簇射：产生大量次级中子（1TeV的质子入射，簇射以后产生约1000个次级中子）2021/10/623GuomingCHEN模拟结果在B-loadedscintilllator中如果