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基于切伦科夫效应的PADME小角度量能器的特性与性能
摘要： 意大利弗拉斯卡蒂国家实验室（LNF）的PADME实验将通过e?e?→γA′过程寻找假设性暗光子的不可见衰变（其中A′逃逸检测）。首阶段对暗光子质量范围的灵敏度为1至24 MeV。本文报道了PADME探测器中用于排除2γ和3γ本底的小角度量能器原型机的性能测量与模拟研究。关键要求是小于200皮秒的时间分辨率，通过选用PbF?晶体和最新发布的滨松R13478UV光电倍增管（PMT）得以实现。在LNF束流测试设施使用100至400 MeV电子束时，测得时间分辨率为81皮秒（双峰分离分辨率为1.8纳秒），单晶能量分辨率为10%（对应550 MeV能量，光产额为每MeV 2.05个光电子）。我们还提出针对高能应用场景采用单PbF?晶体耦合双PMT的解决方案，该方案可能具有显著优势。
关键词： 超快量热计、暗物质、氟化铅晶体、切伦科夫探测器、暗光子
更新于2025-09-23 15:22:29
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使用GTC望远镜的CANARICAM对透镜类星体Q2237+0305的观测
摘要： 我们利用加那利大型望远镜上的CanariCam设备，对四重透镜类星体Q2237+0305进行了新的中红外观测。与吸积盘产生的光学和近红外辐射不同，热尘埃的中红外辐射不受星际介质（消光/散射）或恒星微引力透镜效应影响。我们将这些"真实"辐射比与光学/近红外波段观测到的（恒星）微引力透镜流量比进行对比，以约束类星体吸积盘结构。研究发现：在静止波长λ_rest=1736?处，半光半径R1/2=3.4^{+0.3}_{-0.3}光天；对于标准薄盘模型，温度剖面指数p=0.79±0.55。若假设历年测得的中红外流量比差异源于微引力透镜效应变化，则可推得中红外辐射区的最小尺寸为R1/2>200光天。我们还通过对比实测中红外流量比与平滑透镜模型预测值，检验了亚结构/卫星天体的存在性——当采用奇异等温椭球体+外部剪切质量模型时，透镜成像附近卫星天体的表面密度占比为α=0.046^{+0.033}_{-0.019}；若采用椭球体NFW与de Vaucouleurs轮廓结合外部剪切的质量组合模型，该占比则为α=0.013^{+0.008}_{-0.008}。
关键词： 引力透镜效应：微引力透镜、暗物质、吸积、吸积盘、类星体：特定天体（Q2237+0305）
更新于2025-09-23 15:22:29
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系外行星手册 || 微引力透镜法系外行星搜寻计划（MOA）
摘要： 本文描述了日本/新西兰合作项目MOA开展的引力微透镜法搜寻系外行星的前22年历程。文中概述了与国际其他合作团队共同开发的一系列技术，并通过已发表文献中的时间顺序案例进行典型展示。重点阐述了高放大率及中高放大率引力微透镜事件中的系外行星探测，给出了这些过程的物理描述。同时呈现了流浪行星的证据，并提供了关于行星质量-半径分布及行星质量函数的最新研究成果。文章还描述了国际微透镜研究社群近期及远期的规划，后者包括WFIRST太空望远镜未来十年将开展的系外行星巡天计划。此外，对MOA早期及当前进行的暗物质搜寻工作也作了简要说明。
关键词： 暗物质、MOA合作项目、质量-半径分布、系外行星、行星质量函数、WFIRST太空望远镜、高放大率技术、流浪行星、引力微透镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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CRESST-III低质量WIMP探测器
摘要： 下一代直接暗物质实验CRESST-III有望大幅提升对低质量WIMP粒子（mχ ?10 GeV/c2）的探测灵敏度。我们介绍新型CRESST探测器?？椋焊媚？榘桓鲎魑犹讲馄髟诵械?4克CaWO4晶体，以及一个20×20平方毫米蓝宝石衬底硅光探测器。声子能量阈值降至约100电子伏特，光探测器分辨率典型值达5电子伏特。实验实现了全闪烁体内探测器外壳，能有效排除表面α衰变事件。承载靶晶体的CaWO4支柱也作为量热计运行，以甄别支撑结构产生的所有可能伪信号。针对2016年初启动的CRESST-III第一阶段实验，我们给出了自旋无关WIMP-核子散射灵敏度的预测结果。
关键词： 钨酸钙晶体、暗物质、蓝宝石上硅光探测器、CRESST-III实验、低质量弱相互作用大质量粒子
更新于2025-09-23 15:21:01
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原子钟性能实现厘米级以下大地测量
摘要： 时间的流逝通过计算频率参考的振荡来追踪，例如地球自转或钟摆摆动。通过参照原子跃迁，频率（因而时间）的测量精度可以超过任何其他物理量，当前一代光学原子钟报告的分数量级性能低于10^-17水平1-5。然而相对论指出，时间的流逝并非绝对，而是受观察者参考系影响。因此时钟测量对相对速度、加速度和重力势具有敏感性。我们在此展示的本地光学钟测量超越了当前解释地球表面时空引力畸变的能力。在两台独立的镱光学晶格钟中，我们实现了三项时钟性能基础基准值的前所未有的数值：以时钟频率为单位，系统不确定度为1.4×10^-18，测量不稳定度为3.2×10^-19，以及通过十次盲法频率比对表征的可重复性（得出频率差[?7±(5)统计±(8)系统]×10^-19，其中"统计"和"系统"分别表示统计与系统不确定度）。虽然对重力势差异的敏感性可能降低时钟作为地面时间标准的性能，但这种灵敏度可转化为探测大地水准面的高精度工具5-9。在地球表面附近，1×10^-18量级的时钟比对能提供沿重力方向一厘米的分辨率，因此这些时钟的性能应能实现超越现有水平的测绘技术。这些光学钟还可用于探索地球物理现象10、探测引力波11、检验广义相对论12及寻找暗物质13-17。
关键词： 大地测量学、镱、原子钟、暗物质、大地位、引力波、相对论、光学晶格钟
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光干涉仪上的暗物质信号
摘要： WIMP是极具潜力的暗物质候选者。当WIMP与配备干涉仪引力波探测器（如LIGO、Virgo、KAGRA和爱因斯坦望远镜ET）的反射镜发生碰撞时，我们预计摆锤和反射镜会产生特征性运动，这些信号可通过为引力波探测开发的高精密传感器提取。我们分析了摆锤和反射镜的运动，并评估了这些运动的可探测性。对于"Thin-ET"探测器，信噪比可能达到1.7(mDM)，其中mDM表示WIMP质量。当mDM约低于0.2 GeV时，我们或能比现有其他实验获得更严格的WIMP与核子截面上限值。研究发现，在mDM≈0.2 GeV至100 GeV区间，上限值存在数量级提升。
关键词： 暗物质、激光干涉仪、信噪比、WIMP（弱相互作用大质量粒子）、引力波探测器
更新于2025-09-23 15:19:57
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NaI(Tl)闪烁晶体的淬灭因子测量
摘要： 闪烁晶体常用于直接探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs），后者是粒子暗物质的理想候选者。众所周知，电子反冲与核反冲产生的闪烁光产额存在差异。为校准WIMP诱导的核反冲信号能量，需测量淬灭因子（QF）——即核反冲与电子反冲的光产额比值。本研究利用氘核聚变产生的2.43 MeV单能中子，在小型（2 cm×2 cm×1.5 cm）NaI(Tl)晶体中测量了钠和碘反冲的QF值。根据中子散射角不同，反冲离子能量范围分别为：钠离子9-152 keV，碘离子19-75 keV。测得钠的QF值在9个测试点呈现10-23%的分布，碘的QF值在4个测试点呈现4-6%的分布。
关键词： 暗物质、KIMS实验、WIMP（弱相互作用大质量粒子）、碘化钠（铊）晶体
更新于2025-09-24 00:41:47
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在XMASS探测器中寻找以隐藏光子和类轴子粒子形式存在的暗物质
摘要： 如果隐光子和类轴子粒子在早期宇宙中以非热方式产生，它们就是冷暗物质的候选者。我们利用XMASS探测器在有效体积内327公斤液态氙的800个有效天数据，对这两种玻色子进行了搜寻。未观测到显著信号，因此在40至120千电子伏特/平方厘米质量范围内，对隐光子的动能混合参数α2/α和类轴子粒子的耦合常数gAe设定了限制，得出α2/α < 6×10?2?和gAe < 4×10?13。这些限制是目前该质量范围内通过直接和间接搜寻得出的最严格结果。
关键词： 类轴子粒子、隐光子、液态氙、低本底、暗物质
更新于2025-09-11 14:15:04
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微引力透镜效应及其退化破解方法：视差、有限光源、高分辨率成像与天体测量学
摘要： 微引力透镜效应最早由帕琴斯基于1986年提出，在搜寻致密暗物质以及发现和表征系外行星方面发挥了重要作用。本文简要回顾了微引力透镜的发展历史，特别是致密天体和系外行星的发现历程。随后我们阐述了微引力透镜的基本原理，以及天体测量学如何帮助破解简并问题，从而更可靠地判定微引力透镜事件的本质。最后概述了当前及未来实验/天文台将带来的研究前景。
关键词： 系外行星、引力微透镜效应、暗物质
更新于2025-09-09 09:28:46
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在多种电场下对液氙低能核反冲的光响应和电荷响应进行同步测量
摘要： 双相液态氙（LXe）探测器在直接搜寻粒子暗物质领域处于领先地位。理解LXe中核反冲的信号产生过程对于解读基于LXe的暗物质探测至关重要。迄今为止，仅有两个实验在不同电场下同时测量了光产额和电荷产额，但均未尝试评估导致光子和电荷产生的具体过程。本文展示了采用中子校准液态氙、同时检测光子和电荷的实验结果，涵盖3-74 keV核反冲能量范围及0.19、0.49和1.02 kV/cm电场条件。观测显示产额不存在显著的电场依赖性。
关键词： 液态氙、核反冲、电荷产额、暗物质、光产额
更新于2025-09-09 09:28:46