中国暗物质实验合作组(China Dark matter EXperiment, CDEX)是由清华大学主导的研究机构,四川大学、南开大学、
中国原子能科学研究院、
北京师范大学、
雅砻江流域水电开发有限公司等多家单位组成的科研机构。
研究团队于2010年起,在
中国锦屏地下实验室(China JinPing underground Laboratory, CJPL)开始暗物质直接探测研究(CDEX-1)。合作组自主设计国际单体质量最大的1公斤级点电极
高纯锗探测器单元,并在
锦屏地下实验室中搭建了完整的实验系统开展实验,于2013年发表了暗物质问题提出八十多年来我国首个自主暗物质直接探测的物理结果,开始在暗物质直接探测的国际舞台上崭露头角。2014年,合作组利用反符合甄别技术和体事例/表面事例甄别方法,将自旋相关暗物质的灵敏度提高了一个量级,不仅得到了国际点电极高纯锗自旋相关暗物质探测实验的最好结果,而且完全排除了使用同类技术的美国CoGeNT实验组宣称的发现暗物质的区域(美国CoGeNT实验组的研究成果自2011年发表后,引用次数超过900次。),这也是暗物质直接探测历史上第一次对疑似暗物质事例的确定性排除。2018年初,合作组基于进一步降低阈值和本底水平的新型1公斤级点电极高纯锗探测器,又发表了4 GeV以下自旋相关暗物质探测国际最灵敏结果。
研究团队进行到第二阶段CDEX-10实验。与CDEX-1不同, CDEX-10替换了不利于提高探测器质量的冷指制冷技术,在国际上首次采用液氮直冷方式,使用由三串探测器(每串探测器内部包含了三个1公斤量级的点电极高纯锗探测器)构成的总质量约10 kg的点电极高纯锗探测器阵列进行暗物质直接探测实验。这项实验成果是CDEX-10实验的第一个物理成果。
中国暗物质实验研究团队正在
锦屏地下实验室二期空间安装一个容积1700 m3的大型
液氮恒温器,预计将于2018年底可以投入使用。届时,CDEX-10实验将会在该大型恒温器内运行,为未来吨量级暗物质直接探测实验奠定基础。
中国暗物质实验研究团队由清华大学(工程物理系)主导,联合四川大学、南开大学、
中国原子能科学研究院、
北京师范大学、
雅砻江流域水电开发有限公司等多家单位组成。
该合作组利用一种国际首创的高纯锗探测系统,在一定范围内将暗物质直接探测灵敏度提高到国际最高水平。相关研究成果已在线发表于国际物理学顶级期刊《物理评论快报》。这项实验成果是CDEX-10实验的第一个物理成果。
此次中国暗物质实验合作组(CDEX)利用独特的高纯锗探测系统在4-5个千兆电子伏特能量范围内给出暗物质自旋无关散射截面的最新上限,这是当前正式发表的该能区世界最好结果。
论文通讯作者、
清华大学工程物理系教授岳骞介绍,高纯锗是一种纯度非常高的半导体材料,国际上若干实验组把高纯锗晶体作为靶材料和探测器进行暗物质直接探测实验。