暗物质探测器中氚的宇宙成因产生
仪器与探测器
2017-12-06 v2 天体物理仪器与方法
高能物理 - 实验
摘要
暗物质粒子的直接探测要求在低于几十keV的能量下具备极低的背景条件。放射性同位素是通过探测器和其他材料的宇宙成因活化产生的，这些同位素构成了必须得到控制的背景源。特别是，当氚在探测器介质中被诱发时，由于其衰变特性（极低的端点能和长半衰期），并且因为它可以作为散裂产物在任何材料中产生，所以氚尤为相关。无论是在实验上还是通过计算，氚的宇宙成因产生的量化都不简单。在本工作中，开发了一种计算海平面产生率的方法，并将其应用于通常用作暗物质探测器靶材料的一些材料（锗、碘化钠、氩和氖）；该方法基于对整个宇宙核子能量范围内氚产生截面的精选描述。将结果与文献中的可用数据进行了比较，这些数据要么基于其他计算，要么来自测量。所获得的氚产生率在海平面为每天每公斤几十到几百个核子，表明对暗物质实验中的背景有显著贡献，要求应用特定的协议来纯化靶材料、在地下储存材料，并限制探测器在建造过程中位于地表的时间，以尽量减少暴露于最危险的宇宙射线成分。
引用
@article{arxiv.1706.05818,
title = {Cosmogenic production of tritium in dark matter detectors},
author = {J. Amare and J. Castel and S. Cebrian and I. Coarasa and C. Cuesta and T. Dafni and J. Galan and E. Garcia and J. G. Garza and F. J. Iguaz and I. G. Irastorza and G. Luzon and M. Martinez and H. Mirallas and M. A. Olivan and Y. Ortigoza and A. Ortiz de Solorzano and J. Puimedon and E. Ruiz-Choliz and M. L. Sarsa and J. A. Villar and P. Villar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.05818},
year = {2017}
}
备注
Final version as published