23346.暗物質(zhì)直接探測中核效應(yīng)的研究

1、南開大學(xué)博士學(xué)位論文暗物質(zhì)直接探測中核效應(yīng)的研究姓名：陳亞正申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：理論物理指導(dǎo)教師：李學(xué)潛201205中文摘要務(wù)。目前的理論認(rèn)為可能存在三類暗物質(zhì)：冷暗物質(zhì)(ColdDarkMatter)，熱暗物質(zhì)(HotDarkMatter)和溫暗物質(zhì)(WarmDarkMatter)。根據(jù)目前的分析，冷暗物質(zhì)很可能占據(jù)暗物質(zhì)的主要成分。顯然暗物質(zhì)不參加強(qiáng)相互作用和電磁相互作用(所以是暗的)。冷暗物質(zhì)的構(gòu)成包括一種或多種弱相互作用重粒

2、子WIMP(WeaklyInteractingMassiveParticle)的貢獻(xiàn)。WIMPs最可能的候選者就是超對稱理論預(yù)言的最輕的中性粒子neutralino。它是兩個Higgsino和photino，bino混合后的最輕的本征態(tài)。即使存在很小的R一宇稱守恒破壞，neutralino的壽命也會足夠長，可以和今天宇宙年齡(135億年左右)相比。當(dāng)然如果它可以衰變，就理所當(dāng)然地為宇宙中正電子超出提出可能的解釋，是間接探測暗物質(zhì)的依據(jù)之

3、一(當(dāng)然還有其他的機(jī)制)。當(dāng)然目前最主要的實驗研究是直接探測宇宙空間到來的暗物質(zhì)流。這是建立在我們期望暗物質(zhì)粒子真是Wm伊s，除了引力作用(這是一定有的，因為就是根據(jù)對引力的觀測得到暗物質(zhì)存在的證據(jù))，它(們)還參加弱相互作用。事實上，對此我們并沒有得到任何實驗上確切的支持，但如果暗物質(zhì)真的只參加引力作用而不參加弱作用的話，我們將不可能用現(xiàn)有的任何手段去探知，從而得到相關(guān)信息。這當(dāng)然是很悲慘的事，但不是沒有可能。我們希望它還參加弱相互作

4、用，neutralino就是我們期望的候選者，當(dāng)然除它之外還有darkon，technipion等候選者。我們的研究是基于這種priori的假定，暗物質(zhì)(不論它是什么)會通過弱相互作用和探測器中標(biāo)準(zhǔn)模型物質(zhì)相互作用，從而產(chǎn)生可觀測的信號。直接探測是在地下安裝探測器來直接探測暗物質(zhì)與探測器物質(zhì)中核子碰撞時原子核反沖能量形成的電，光或熱信號，不同的探測器采用不同的探測物質(zhì)和探測手段，所觀測的信號也不完全相同。除此之外，物理學(xué)家期望在加速器上

5、產(chǎn)生暗物質(zhì)粒子，但它們既不參加電磁作用，又不衰變(長壽命)，因而只能對應(yīng)丟失的能量(missingenergy)，需要通過其他看得見的粒子的能動量分析來確定丟失的能量和猜測它們的攜帶者，從而判斷missing粒子的性質(zhì)，以決定它是否就是我們尋找的暗物質(zhì)粒子。和宇宙學(xué)觀測相對照，最終找到結(jié)論。這是一個漫長但充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的路!本論文的主要研究內(nèi)容圍繞對暗物質(zhì)與原子核碰撞的散射截面的研究而展開，暗物質(zhì)相對地球的的速度約為220v600km／