JUSL 暗物搜索实验的中子本底模拟
天体物理仪器与方法
2021-08-11 v1
摘要
暗物搜索实验要求低至超低辐射本底才能运行。理解辐射本底的性质，包括对其来源的认识非常重要。有时，本底的评估对实验所选址点以及实验配置具有高度特异性。拟在印度 Jaduguda 地下科学实验室（JUSL）搭建一项暗物搜索实验。该实验室将位于现有矿井内，具有 555 m 垂直岩层覆盖。由岩石中天然放射性杂质引发的 反应、自发裂变，以及宇宙缪子诱发反应所产生的中子被视为主要影响实验灵敏度与结果的主要本底。本工作中，基于 GEANT4 进行了模拟，以理解周边岩石天然放射性引起的放射性成因中子本底，以及深穿透宇宙缪子与岩石相互作用所致宇宙成因中子本底。获得洞室中缪子通量为 cms，洞室中能量阈值 1 MeV 以上的放射性成因与宇宙成因中子通量分别为 cms 与 cms。所得数值与 DAMA、WIPP 及 Boulby 矿井暗物实验的估计和测量相当。还研究了不同屏蔽材料的有效性，以期为 JUSL 的暗物搜索实验实现最佳中子本底削减。我们还基于估计的中子本底，估算了 JUSL 处基于 CsI 的探测器对弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物的搜索灵敏度。
引用
@article{arxiv.2011.04969,
title = {Simulation of neutron background for a dark matter search experiment at JUSL},
author = {S. Banik and V. K. S. Kashyap and S. Ghosh and S. Dutta and B. Mohanty and Meghna K. K. and P. Bhattacharjee and S. Saha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.04969},
year = {2021}
}