利用 GAPS 通过宇宙线反粒子进行间接暗物质搜寻
仪器与探测器
2018-12-13 v1 高能物理 - 实验
摘要
旨在直接探测暗物质(DM)粒子的实验尚未取得稳健探测，因而凸显了诸如对撞机新粒子搜寻以及宇宙线能谱中间接 DM 搜寻等互补方法的必要性。低能(< 0.25 GeV/n)宇宙线反粒子如反氘核是探测 DM 模型的强候选者，因为 DM 过程产生的这些粒子产额可超过天体物理背景两个数量级以上。通用反粒子谱仪(GAPS)是一种气球载宇宙线探测器，将在 < 0.25 GeV/n 区间对宇宙反氘核通量进行超低本底测量，从而约束广泛的 DM 模型。GAPS 还将在一次长期气球(LDB)飞行中于未探索能区探测约 1000 个反质子，这将约束 < 10 GeV 的 DM 模型并验证 GAPS 探测技术。与磁谱仪不同，GAPS 依赖在径迹仪内形成奇异原子来识别反粒子。GAPS 径迹仪由十层锂漂移硅探测器组成，记录来自初级与核湮灭产物径迹的 dE/dx 沉积，并测量奇异原子退激 X 射线能量。一个两层塑料闪烁体飞行时间(TOF)系统包围径迹仪，测量粒子速度、dE/dx 沉积，并向径迹仪提供快速触发。核湮灭产物多重数、退激 X 射线能量、TOF 与停止深度被共同用于区分反粒子种类。本报告概述了 GAPS 实验，介绍了径迹仪与 TOF 系统的建造进展，并总结了在即将于 2020 年从南极麦克默多站进行的 LDB 飞行背景下 GAPS 的预期性能。
引用
@article{arxiv.1812.04800,
title = {An Indirect Dark Matter Search Using Cosmic-Ray Antiparticles with GAPS},
author = {Alexander Lowell and Tsuguo Aramaki and Ralph Bird and Mirko Boezio and Steven Boggs and Rachel Carr and William Craig and Philip von Doetinchem and Lorenzo Fabris and Hideyuki Fuke and Florian Gahbauer and Cory Gerrity and Charles Hailey and Chihiro Kato and Akiko Kawachi and Masayoshi Kozai and Isaac Mognet and Kazuoki Munakata and Shun Okazaki and Rene Ong and Guiseppe Osteria and Kerstin Perez and Sean Quinn and Valerio Re and Field Rogers and Jamie Ryan and Nathan Saffold and Yuki Shimizu and Achim Stoessl and Atsumasa Yoshida and Tetsuya Yoshida and Gianluigi Zampa and Jeffrey Zweerink},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.04800},
year = {2018}
}
备注
4 pages, 3 figures, The 39th International Conference on High Energy Physics (ICHEP2018), Seoul, Korea