유럽 지하 희귀 사건 칼로리미터 배열

European Underground Rare Event Calorimeter Array
EURECA 로고

유럽 지하 희귀 사건 칼로리미터 어레이(EURECA)는 극저온 검출기와 최대 1톤의 흡수기 질량을 이용한 계획된 암흑 물질 탐색 실험이다.이 프로젝트는 모다네 지하 연구소에 건설될 것이며, 크레스스트와 EDELWEISS 실험을 연구하는 연구자들이 모일 것이다.[1][2]

EURECA는 유럽 아스트로피사 물리학 실험의 ASPERA 로드맵에서 두드러지게 나타났다.[3]

암흑 물질

주요 기사:암흑 물질

암흑 물질은 현대 과학에서 미해결된 중요한 문제들 중 하나이다.천문학이나 우주론으로부터 우주와 은하의 질량의 상당 부분이 비 유연 물질로 이루어져 있다는 상당한 증거가 있다.암흑물질의 성질은 현재 알려져 있지 않다.그러나 일반적인 가설은 질량이 큰 입자인 '약하게 상호작용하는 거대한 입자(WIMPs)'로 구성되지만, 약한 핵력을 통해서만 통상적인 물질과 상호작용을 하므로 지구를 통과하는 대다수는 단 하나의 원자에도 부딪히지 않는다는 것이다.EURECA와 같은 암흑물질 탐색 실험의 목적은 WIMP 암흑물질 상호작용을 탐색하여 이 가설을 시험하는 것이다.WIMP는 초대칭 이론에 의해 존재할 것으로 예측되며, 이는 1톤 검출기에서 연간 최대 1개의 사건에 해당하는 10ppb까지의−10 광범위한 산란 단면을 예측한다.[4]크레스스트와 EDELWEISS와 같은 기존 실험에서는 이미 높은 상호작용 속도를 배제했지만, EURECA는 이 하한선까지 탐색할 것이다.

극저온 암흑 물질 탐색

극저온 암흑물질 실험은 원자핵의 WIMP의 탄성 산란을 찾기 위해 밀리켈빈 온도에서 작동하는 입자 검출기를 사용한다.흡수기 결정 내부의 입자 상호작용은 많은 수의 음핵을 생성하며, 이러한 열화물은 결정 표면의 온도계 안에서 온도 상승을 기록한다.그러한 극저온 검출기는 낮은 에너지 임계값과 뛰어난 분해능을 가진 높은 감도를 결합하기 때문에 사용된다.

암흑 물질 실험은 깊은 지하 실험실에 위치하며, 우주 광선의 배경 방사선 수치를 줄이기 위해 광범위한 차폐를 사용한다.초기 실험은 검출기에 가까운 방사성 불순물로 인해 남은 배경에 의해 제한되었다.따라서 CRESST와 EDELWEISS의 2단계에서는 전자 반동 이벤트와 핵 반동을 구별할 수 있는 새로운 검출기를 사용했다.전자 반동은 알파, 베타 및 감마 입자에 의해 생성되며, 이 입자는 배경 사건의 대부분을 차지한다.WIMP(및 중성자)는 핵 반동을 생성한다.이것은 핵 반동보다 전자 반동에 훨씬 더 높은 추가 신호를 측정함으로써 이루어진다.CRAWST 검출기는 CaWO4 또는 Zn에서 생성되는 섬광 빛을 측정한다.WO4 흡수기 결정.EDELWEISS 검출기는 반도체 게르마늄 결정에서 발생하는 이온화를 측정한다.

유레카

EURECA는 크레스스트와 EDELWEISS가 개척한 이 극저온 검출기 기술을 다수의 극저온 검출기 모듈로 구성된 1톤급 흡수기 질량을 구축해 더 나아가게 된다.이 실험은 다양한 검출기 재료를 사용할 계획이다.이는 양성 신호가 암흑 물질에 기인하는지를 보여주는 방법을 제공한다. 왜냐하면 이벤트 속도는 대상 핵의 원자 질량에 따라 스케일링될 것으로 예상되기 때문이다.반면에 중성자의 사건 발생률은 가벼운 핵의 경우 더 높을 것이다.

유레카 협업에는 크레스스트, EDELWEISS, 로즈버드 암흑물질 실험의 회원 기관과 일부 신규 회원들이 참여한다.다음은 다음과 같다.

공동대변인은 길레스 게르비에다.이 실험은 유럽에서 가장 깊은 지하 실험실인 프랑스와 이탈리아 사이의 프레주스 도로 터널에 있는 모다네 지하 실험실에서 만들어질 것이다.

연구개발 활동

EURECA 연구진은 현재 CRESST와 EDELWEISS의 데이터 수집 및 분석에 참여하고 있다.또한 검출기 기술을 1톤 규모로 확장하는 것과 관련하여 다양한 연구개발 활동이 진행되고 있다.여기에는 다음이 포함된다.

  • 극저온학: EURECA는 밀리켈빈 온도로 냉각하기 위해 1톤의 질량을 필요로 할 것이다.이는 중력파 실험과 27km LHC 가속기 링을 냉각하는 데 사용되는 대규모 극저온 기술을 사용하여 수행될 것이다.
  • 섬광기:저온에서 섬광 특성이 우수한 대형 방사형 흡수기 결정체를 개발하기 위한 연구가 진행되고 있다.[5]
  • 검출기 판독: EURECA는 1000개 이상의 검출기 채널에서 신호를 판독하기 위해 하드웨어와 소프트웨어가 필요하다.

참고 항목

참조

  1. ^ H. 크라우스 외(2006) 'EURECA – 극저온 암흑물질 검색의 유럽 미래' 물리학 저널:Conference Series 39 139-141. doi:10.1088/1742-6596/39/1/031.
  2. ^ H. 크라우스 외(2007) 'EURECA – 극저온 검출기를 사용한 암흑물질의 유럽 미래' 핵물리학 B(Proc)Suppl.) 173 168-171 doi:10.1016/j.nclutphysbps.2007.08.043
  3. ^ Astropitzer Physics, European Strategy Archived 2011-07-21 Wayback Machine(ASPERA 로드맵)에 보관된 유럽 전략.
  4. ^ R. Trotta, R. R. Ruiz de Austri 및 L. Roszkowski,(2007) '제약된 MSSM에서 직접 암흑 물질 검출 예상' 새로운 천문학 리뷰 51316 doi:10.1016/j.newar.2006.11.059
  5. ^ 제1회 국제 워크숍 "EURECA용 방사선 섬광기" (RPScint'2008) arxiv:0903.1539

외부 링크