다마/리브라

DAMA/LIBRA
이 기사는 물리학 실험에 관한 것이다.다른 용도는 다마(동음이의)를 참조하십시오.

DAMA/LIBRA 실험은[1] NaI(Tl) 섬광 검출기의 매트릭스를 사용하여 은하 후광의 암흑 물질 입자를 검출함으로써 직접 검출 접근법을 사용하여 암흑 물질을 검출하도록 설계된 입자 검출기 실험이다.이 실험은 지구가 태양의 궤도를 돌 때 암흑물질 광로에 상대적인 검출기의 속도 변화에 의해 발생하는 검출 사건 수의 연간 변조를 찾는 것을 목적으로 한다.이탈리아 로베르토리 나치오날리 델 그란 사소 지하에 위치해 있다.

DAMA/NaI 실험의 후속 조치로서 7회(1995~2002)에 걸쳐 연간 변조 시그니처를 관찰했다.

DAMA/LIBRA가 흥미로운 결과를 발표했지만, 그러한 결과의 타당성은 널리 논란이 되어왔다. DAMA/LIBRA는 데이터나 관행을 공개적으로 이용할 수 없었으며, 배경 소음 감소 방법은 제안된 신호 연간 변조의 상당 부분을 실제로 차지할 수 있는 것이다.[2]동일한 방법인 COSINE-100과 ANAIS를 사용하여 DAMA/LIBRA 실험(현재 간행물 및 데이터 가용성 관행에 따름)을 복제하려는 다른 두 연구에서는 연간 변조의 증거가 나타나지 않았다.[3][4][5]

2020년에는 보고된 변조에 대한 설명이 데이터 분석 절차에서 비롯되었다고 지적되었다.상수 성분의 연간 뺄셈은 더 느린 시간 의존성 상황에서 톱니바퀴 잔해를 발생시킬 수 있다.[6]

검출기

검출기는 5 X 5 행렬에 배치된 탈륨 도핑 요오드 나트륨(NaI(Tl)) 결정 25개의 고방사선 섬광으로 제작된다.각 결정들은 두 개의 낮은 배경 광전자 증배기에 결합된다.검출기는 매우 순수한 질소로 홍조된 밀봉된 구리 상자 안에 배치된다. 자연 환경 배경을 줄이기 위해 구리 상자는 낮은 배경 멀티 톤 차폐막으로 둘러싸여 있다.또한 그란 사소 암석으로 만들어진 1m의 콘크리트가 이 패시브 실드를 거의 완전히 감싸고 있다.설치장치는 환경공기가 검출기에 도달하는 것을 방지하는 3단계 밀봉 시스템을 갖추고 있다.전체 설비는 에어컨이 작동하며 몇 가지 작동 파라미터를 지속적으로 모니터링하고 기록한다.

DAMA/LIBRA는 2008년과 2010년에 업그레이드되었다.[7]특히 2010년 업그레이드 후 에너지 임계값이 낮아짐에 따라 설정의 민감도가 증가하면서 실험은 2단계에 접어들었다.DAMA/LIBRA 단계 2는 데이터 수집에 있다.

운영 및 결과

DAMA/LIBRA 1단계 데이터 수집은 2003년 9월에 시작되었다.DAMA/LIBRA가 발표한 데이터는 7개의 연간 주기에 해당한다.[8]이러한 데이터와 DAMA/NaI의 데이터를 함께 고려할 때, 총 노출(1.33톤 × yr)은 14개 연간 사이클에 걸쳐 수집되었다.이 실험은 통계적 유의성이 높은 암흑물질 신호에 예상되는 모든 형상을 만족시키는 2-6 keV 범위의 데이터에서 모델 독립적 연간 변조 효과가 있음을 더욱 확인했다.

DAMA/NaI에 대해 이전과 같이, DAMA/LIBRA에서 유의미한 계통학적 또는 측면 반응이 없는 경우 신중한 조사가 정량적으로 수행되었다.[8][9]

획득한 모델 독립 증거는 암흑물질 후보물질 및 관련 천체물리학 및 입자물리학의 특성에 관한 광범위한 시나리오 집합과 호환된다.[10][11]

해석과 비교

그 결과는 CoGe와 비교할 수 있다.NT 신호[12][13][14][15] 및 기타 실험 한계로 WIMP,[16] 중성미자 [17]및 기타 모델로 해석을 평가한다.그러나 CoGeNT 시그널은 그 이후 표면 효과로 인한 미해결 배경에서 비롯되었다. 이 배경을 고려한 후, CoGeNT 시그널은 null 결과(즉, 신호가 전혀 없음)와 호환되는 것으로 나타났다.

COSINE-100 협업이 한국에서 DAMA 시그널을 확인하거나 반박하는 작업을 진행해왔다.이들은 DAMA(NaI(Tl)-크리스탈과 유사한 실험 설정을 사용하고 있다.그들은 2018년 12월 네이처지에 그들의 결과를 발표했다; 그들의 결과는 DAMA 협업이 관찰한 연간 변조의 원인으로 스핀 독립 WIMP-뉴클레온 상호작용을 배제한다.[18]

2021년 5월 ANAIS 입자 검출기는 3년간의 데이터 수집[19] 후 DAMA 실험 결과를 복제하지 못했고, 1.7년간의 데이터 수집 후 COSINE-100 실험의 11월 새로운 결과도 DAMA의 신호를 복제하지 못했다.[20][21]

보고된 변조에 대한 가능한 설명은 데이터 분석 절차에서 비롯된 것으로 지적되었다.상수 성분의 연간 뺄셈은 더 느린 시간 의존성 상황에서 톱니바퀴 잔해를 발생시킬 수 있다.[6]

사브르

DAMA/LIBRA 실험에서 기록된 사건의 계절적 변동에 대한 분명한 비판은 사실 그것은 WIMP와 연관되지 않은 순수하게 계절적 효과 때문이라는 것이다. 지하 깊숙한 위치가 온도 변동과 다른 직접적인 햇빛 영향을 최소화하지만, 연간 습도 변동과 그 밖의 다른 위험하지 않은 영향이 있다.현재로서는 DAMA가 실험 데이터를 분석하는 과정에서 이러한 모든 비판을 고려하며, 발표된 결과에서 논의된 바와 같이 이러한 비판은 제외되었다.DAMA/LIBRA와의 위상 변동에 대해 남반구에서 이 실험을 반복하면 이 반대 의견이 줄어들 것이다. 다른 한편으로 남반구에서 DAMA/LIBRA와 위상 변동을 6개월 동안 벗어난 변동이 감지되면 계절 변동 반대가 유지될 것이다.

DAMA/LIBRA의 개량형 SABRE(Active Background REJection이 있는 소듐 다이오드)가 두 곳에 건설되고 있다.하나는 LNGS에 있고, 다른 하나는 호주에 있는 Stawell 지하 물리학 연구소에 있는데,[22] 이 실험실은 빅토리아주 Stawell에 있는 금광에서 표면 1025m 아래에 건설되고 있다.2017년 첫 성과가 기대된다.[23]

스타웰 지하물리연구소(SUPL) 건설은 2016년 숙주 광산 폐쇄로 중단됐다.건설은 약 1년 후 재개되었으며, SUPL은 2019년 10월 현재 호주 정부의 도움을 받아 자금이 잘 공급되고 있다.

참조

  1. ^ R. Bernabei; et al. (2008). "The DAMA/LIBRA apparatus". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 592 (3): 297–315. arXiv:0804.2738. Bibcode:2008NIMPA.592..297B. doi:10.1016/j.nima.2008.04.082. S2CID 15785910.
  2. ^ 논란의 여지가 있는 암흑물질 목격은 2018년 보다 더 선명하게 보인다.
  3. ^ 2019년 3월 복제 시도와 함께 암흑물질 신호의 신비로움
  4. ^ ANAIS-112 Amare 2021년 3년 노출로 인한 연간 변조 결과
  5. ^ 요오드화나트륨 검출기 COSINE-100 2018을 이용한 암흑물질 상호작용 탐색 실험
  6. ^ a b D. Buttazzo; et al. (2020). "Annual modulations from secular variations: relaxing DAMA?". Journal of High Energy Physics. 2020 (4): 137. arXiv:2002.00459. Bibcode:2020JHEP...04..137B. doi:10.1007/JHEP04(2020)137. S2CID 211010848.
  7. ^ R. Bernabei; et al. (2012). "Performances of the new high quantum efficiency PMTs in DAMA/LIBRA". Journal of Instrumentation. 7 (3): 03009. arXiv:1002.1028. Bibcode:2012JInst...7.3009B. doi:10.1088/1748-0221/7/03/P03009.
  8. ^ a b R. Bernabei; et al. (2013). "Final model independent result of DAMA/LIBRA–phase1". European Physical Journal C. 73 (12): 2648. arXiv:1308.5109. Bibcode:2013EPJC...73.2648B. doi:10.1140/epjc/s10052-013-2648-7. S2CID 118668829.
  9. ^ R. Bernabei; et al. (2012). "No role for muons in the DAMA annual modulation results". European Physical Journal C. 72 (7): 2064. arXiv:1202.4179. Bibcode:2012EPJC...72.2064B. doi:10.1140/epjc/s10052-012-2064-4. S2CID 54078935.
  10. ^ A. Bottino; et al. (2012). "Phenomenology of light neutralinos in view of recent results at the CERN Large Hadron Collider". Physical Review D. 85 (9): 095013. arXiv:1112.5666. Bibcode:2012PhRvD..85i5013B. doi:10.1103/PhysRevD.85.095013. S2CID 53551559.
  11. ^ M. R. Buckley; et al. (2011). "Particle Physics Implications for CoGeNT, DAMA, and Fermi". Physics Letters B. 702 (4): 216–219. arXiv:1011.1499. Bibcode:2011PhLB..702..216B. doi:10.1016/j.physletb.2011.06.090. S2CID 118389780.
  12. ^ C.E. Aalseth; et al. (2011). "Results from a Search for Light-Mass Dark Matter with a P-type Point Contact Germanium Detector". Physical Review Letters. 106 (13): 131301. arXiv:1002.4703. Bibcode:2011PhRvL.106m1301A. doi:10.1103/PhysRevLett.106.131301. PMID 21517370. S2CID 24822628.
  13. ^ C.E. Aalseth; et al. (2011). "Search for an Annual Modulation in a P-type Point Contact Germanium Dark Matter Detector". Physical Review Letters. 107 (14): 141301. arXiv:1106.0650. Bibcode:2011PhRvL.107n1301A. doi:10.1103/PhysRevLett.107.141301. PMID 22107183. S2CID 7696495.
  14. ^ M.T. Frandsen; et al. (2011). "On the DAMA and CoGeNT Modulations". Physical Review D. 84 (4): 041301. arXiv:1105.3734. Bibcode:2011PhRvD..84d1301F. doi:10.1103/PhysRevD.84.041301. S2CID 118416204.
  15. ^ Dan Hooper, Chris Kelso (2011). "Implications of CoGeNT's New Results For Dark Matter". Physical Review D. 84 (8): 083001. arXiv:1106.1066. Bibcode:2011PhRvD..84h3001H. doi:10.1103/PhysRevD.84.083001. S2CID 119266643.
  16. ^ A. Liam Fitzpatrick; et al. (2010). "Implications of CoGeNT and DAMA for Light WIMP Dark Matter". Physical Review D. 81 (11): 115005. arXiv:1003.0014. Bibcode:2010PhRvD..81k5005F. doi:10.1103/PhysRevD.81.115005. S2CID 56025384.
  17. ^ A.V. Belikov; et al. (2011). "CoGeNT, DAMA, and Light Neutralino Dark Matter". Physics Letters B. 705 (1–2): 82–86. arXiv:1009.0549. Bibcode:2011PhLB..705...82B. doi:10.1016/j.physletb.2011.09.081. S2CID 119243520.
  18. ^ The COSINE-100 Collaboration (2018). "An experiment to search for dark-matter interactions using sodium iodide detectors". Nature. 564 (7734): 83–86. arXiv:1906.01791. Bibcode:2018Natur.564...83C. doi:10.1038/s41586-018-0739-1. PMID 30518890. S2CID 54459495.
  19. ^ J. Amaré; et al. (2021). "Annual modulation results from three-year exposure of ANAIS-112". Physical Review D. 103 (10): 102005. arXiv:2103.01175. doi:10.1103/PhysRevD.103.102005. S2CID 232092298.
  20. ^ Adhikari, Govinda; de Souza, Estella B.; Carlin, Nelson; Choi, Jae Jin; Choi, Seonho; Djamal, Mitra; Ezeribe, Anthony C.; França, Luis E.; Ha, Chang Hyon; Hahn, In Sik; Jeon, Eunju (2021-11-12). "Strong constraints from COSINE-100 on the DAMA dark matter results using the same sodium iodide target". Science Advances. 7 (46): eabk2699. doi:10.1126/sciadv.abk2699. ISSN 2375-2548. PMC 8580298. PMID 34757778.
  21. ^ "Is the end in sight for famous dark matter claim?". www.science.org. Retrieved 2021-12-29.
  22. ^ Roberts, Glenn Jr. (23 October 2014). "Australia's first dark matter experiment". Symmetry Magazine.
  23. ^ "Dark Matter: A Southern Hemisphere Perspective".

외부 링크