23346.暗物質(zhì)直接探測(cè)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(cè)中核效應(yīng)的研究姓名：陳亞正申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：理論物理指導(dǎo)教師：李學(xué)潛201205中文摘要?jiǎng)?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(duì)稱理論預(yù)言的最輕的中性粒子neutralino。它是兩個(gè)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(huì)足夠長(zhǎng)，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(cè)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(shí)驗(yàn)研究是直接探測(cè)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?yàn)榫褪歉鶕?jù)對(duì)引力的觀測(cè)得到暗物質(zhì)存在的證據(jù))，它(們)還參加弱相互作用。事實(shí)上，對(duì)此我們并沒有得到任何實(shí)驗(yàn)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(huì)通過弱相互作用和探測(cè)器中標(biāo)準(zhǔn)模型物質(zhì)相互作用，從而產(chǎn)生可觀測(cè)的信號(hào)。直接探測(cè)是在地下安裝探測(cè)器來直接探測(cè)暗物質(zhì)與探測(cè)器物質(zhì)中核子碰撞時(shí)原子核反沖能量形成的電，光或熱信號(hào)，不同的探測(cè)器采用不同的探測(cè)物質(zhì)和探測(cè)手段，所觀測(cè)的信號(hào)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(zhǎng)壽命)，因而只能對(duì)應(yīng)丟失的能量(missingenergy)，需要通過其他看得見的粒子的能動(dòng)量分析來確定丟失的能量和猜測(cè)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(cè)相對(duì)照，最終找到結(jié)論。這是一個(gè)漫長(zhǎng)但充滿機(jī)遇和挑戰(zhàn)的路!本論文的主要研究?jī)?nèi)容圍繞對(duì)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(duì)地球的的速度約為220v600km／