世界最深地下實(shí)驗(yàn)室 我國暗物質(zhì)直接探測(cè)“飛躍”

　　“跟跑”變“并跑”

　　我國暗物質(zhì)直接探測(cè)“飛躍”

　　自中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)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(cè)合作組(CDEX)、上海交通大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的液氙直接探測(cè)合作組(PandaX)等暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)，及清華大學(xué)主持的錦屏中微子實(shí)驗(yàn)等，取得了一系列研究成果。在較短的時(shí)間內(nèi)使我國暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(cè)器最靈敏的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定性地排除了美國CoGeNT實(shí)驗(yàn)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(shí)國際最好的暗物質(zhì)探測(cè)靈敏度實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　如今，CDEX合作組的有效實(shí)驗(yàn)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(gè)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(cè)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(gè)低閾值低本底的配置金屬氧化物集成電路前放的點(diǎn)電極高純鍺探測(cè)器(ASIC-PPCGe)，能量分辨率達(dá)到商業(yè)探測(cè)器水平，而且測(cè)量到了低能區(qū)Ge-68宇生X射線，展現(xiàn)了低本底測(cè)量能力。

　　未來，合作組將建設(shè)100公斤至噸量級(jí)的鍺-76同位素豐度達(dá)85%以上的富集高純鍺陣列探測(cè)器系統(tǒng)，將探測(cè)靈敏度再提升兩到三個(gè)量級(jí)，可以同時(shí)測(cè)量暗物質(zhì)和無中微子雙貝塔衰變兩個(gè)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(dú)立提出并推動(dòng)了基于LEGEND框架的噸量級(jí)高純鍺無中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)方案。