暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)中子本底的蒙特卡洛模擬研究.pdf

1、暗物質(zhì)作為宇宙學(xué)研究中最具挑戰(zhàn)性的課題之一，近年來(lái)對(duì)與它的研究也成為物理學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。暗物質(zhì)是宇宙質(zhì)量的重要組成部分，對(duì)于它的研究有助于人類認(rèn)識(shí)宇宙的形成與結(jié)構(gòu)，因此暗物質(zhì)的研究的意義與重要性是不言而喻的，而在暗物質(zhì)粒子的眾多理論模型中，弱相互作用重粒子(WIMP)是其中重要的候選者之一。
　　 目前，國(guó)際上有許多地下實(shí)驗(yàn)室正在積極地尋找著WIMP粒子，比較有名的如：意大利的Gran Sasso實(shí)驗(yàn)室，美國(guó)的Soudan實(shí)驗(yàn)

2、室，以及英國(guó)的Boulby實(shí)驗(yàn)室等。而為了發(fā)展我國(guó)的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究，清華大學(xué)與二灘水電公司合作在四川錦屏山建成了中國(guó)首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室——中國(guó)錦屏極深地下實(shí)驗(yàn)室(CJPL)，并于2010年12月12日正式投入使用，這也是目前世界上最深的地下實(shí)驗(yàn)室。
　　 以清華大學(xué)、四川大學(xué)、臺(tái)灣中研院、中國(guó)原子能研究院以及南開(kāi)大學(xué)為主的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)合作組提出了采用超低能量閾值的高純鍺(HPGe)探測(cè)器探測(cè)WIMP的中國(guó)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(CDEX)

3、。
　　 為了降低本底水平，合作組設(shè)計(jì)并使用了一套復(fù)雜的被動(dòng)屏蔽系統(tǒng)，放置在實(shí)驗(yàn)室中。這套被動(dòng)屏蔽系統(tǒng)由1m厚的聚乙烯，20cm的鉛，20cm的含硼聚乙烯以及10cm高純無(wú)氧銅組成。本論文采用Geant4蒙特卡洛模擬程序?qū)JPL實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(巖石層以及混凝土層)以及CDEX被動(dòng)屏蔽體本身產(chǎn)生的中子本底的輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算。計(jì)算得到了分別由巖石層、混凝土層、鉛屏蔽層以及銅屏蔽層產(chǎn)生的中子輸運(yùn)到被動(dòng)屏蔽體內(nèi)部的通量及能譜。為了達(dá)