Modane 的 CCD 中的暗物质（DAMIC-M）：一种搜寻低能物理过程的硅探测器装置

CCD 中的暗物质（DAMIC）是一种硅探测器装置，主要利用电荷耦合器件（CCD）的硅体作为靶材来搜寻低质量暗物质。每个 CCD 内的硅靶厚度为 \SI{675}{\micro\meter}，其顶面被划分为超过 1600 万个 \SI{15}{\micro\meter} $\times$ \SI{15}{\micro\meter} 的像素。DAMIC 合作组已在 SNOLAB 安装了若干此类 CCD。截至 2019 年，SNOLAB 的 DAMIC 在 5 个 CCD 下达到了泄漏电流小于 \SI{8.2e-22}{\ampere\per\centi\meter\squared}、读出噪声为 \SI{1.6}{\electron} 的运行条件。新的 DAMIC 装置将于几年内安装在 Modane 地下实验室。Modane 的 DAMIC（DAMIC-M）合作组将使用由劳伦斯伯克利国家实验室设计的改进版 CCD，其带有采用多次采样非破坏性读出的 skipper 放大器，使 CCD 达到 \SI{0.068}{\electron} 的读出噪声。低读出噪声连同这些 skipper CCD 的低泄漏电流，将使 DAMIC-M 能够观测碰撞能量低至 \SI{1}{\electronvolt} 的物理学过程。DAMIC-M 实验将由 50 个大面积 skipper CCD 组成的阵列构成，每个 CCD 拥有超过 3600 万个像素。以下报告将介绍 SNOLAB 的 DAMIC 装置及其结果，以及新 DAMIC-M 实验的能力与现状。