약하게 상호 작용하는 거대한 입자
직접 탐지는 암흑 물질이 지구 실험실에서 탐지기를 통과 할 때 겁쟁이-핵 충돌의 영향을 관찰 한 것을 의미합니다.대부분의 겁쟁이 모델은 간접 탐지 실험이 성공하기 위해서는 충분히 많은 수의 겁쟁이가 큰 천체에 포획되어야한다는 것을 나타내지 만,이 모델은 부정확하거나 암흑 물질 현상의 일부만 설명 할 수 있습니다. 따라서 차가운 암흑 물질의 존재에 대한 간접적 인 증거를 제공하는 데 전념 한 여러 실험이 있더라도 겁쟁이의 이론을 공고히하기 위해 직접 탐지 측정이 필요합니다.
태양이나 지구를 만나는 대부분의 겁쟁이들은 아무런 영향도 없이 지나갈 것으로 예상되지만,충분히 큰 탐지기를 가로지르는 많은 암흑물질 겁쟁이들은 종종 볼 수 있을 만큼 상호 작용할 것으로 기대된다. 겁쟁이를 감지하는 현재의 시도의 일반적인 전략은 큰 볼륨까지 확장 할 수 있습니다 매우 민감한 시스템을 찾는 것입니다. 이것은 발견의 역사와 중성미자의 일상적인 탐지에서 배운 교훈을 따릅니다.
극저온 결정 검출기-수단 광산에서 극저온 암흑 물질 검색 검출기가 사용하는 기술은 여러 개의 매우 차가운 게르마늄과 실리콘 결정에 의존합니다. 크리스탈(각각 하키 퍽 크기)은 약 50 킬로미터로 냉각됩니다. 표면에 금속(알루미늄과 텅스텐)의 층은 결정을 통과하는 겁쟁이를 검출하기 위하여 이용됩니다. 이 디자인은 겁쟁이에 의해”쫓겨나는”원자에 의해 생성 된 결정 매트릭스의 진동을 감지하기를 희망합니다. 텅스텐 전이 에지 센서(테스)는 임계 온도에서 유지되므로 초전도 상태에 있습니다. 큰 수정같은 진동은 금속에 있는 열을 생성하고 저항에 있는 변화 때문에 탐지가능합니다. 크레 스트,코 젠트,및 에델바이스 비슷한 설정을 실행합니다.
불활성 가스 섬광 기-겁쟁이에 의해”노크 된”원자를 감지하는 또 다른 방법은 섬광 물질을 사용하여 광 펄스가 움직이는 원자에 의해 생성되어 감지되는 것입니다. 스노랩에서의 딥이나 다크사이드와 같은 실험들은 민감한 겁쟁이 탐색을 위해 액체 아르곤의 매우 큰 표적 질량을 계측한다. 제플린과 제논은 3.5 톤의 액체 제논을 사용하여 제논 1 톤 검출기에 의해 제공된 현재까지 가장 엄격한 한계와 함께 더 높은 감도에서 겁쟁이를 배제하기 위해 제논을 사용했습니다. 더 큰 멀티 톤 액체 크세논 검출기는 크세논,럭스-제플린과 판닥스 협력에서 건설 승인되었습니다.
크리스탈 신틸레이터들-액체 불활성 기체 대신에,원칙적으로 더 간단한 방법은 나이(틸)와 같은 신틸레이팅 결정의 사용이다. 이 접근법은 다마/천칭 자리,겁쟁이 탐지와 일치하는 신호의 환형 변조를 관찰 한 실험에 의해 취해진 다(참조:최근 한계). 몇몇 실험은 그 결과를 복제하려고 시도하고있다. 2015 년 11 월 15 일(토)~2015 년 11 월 15 일(일) 그들의 결론은”이 결과는 겁쟁이–핵자 상호 작용을 다마 협력에 의해 관찰 된 연간 변조의 원인으로 배제한다”는 것이었다.
버블 챔버스-피카소(초대칭 객체를 검색하는 캐나다 프로젝트)실험은 캐나다의 스노 랩에 위치한 직접적인 암흑 물질 검색 실험입니다. 그것은 활동적인 질량으로 프레온을 가진 거품 발견자를 사용합니다. 피카소는 주로 프레 온에서 불 소 원자와 겁쟁이의 스핀 종속 상호 작용에 민감한. 쿠프,트리 플루오로 요오도 메탄을 사용한 유사한 실험은 2011 년에 20 게브 이상의 질량에 대한 한계를 발표했다. 두 실험은 2012 년 피코 협업에 병합.
기포 검출기는 겔 매트릭스에 현탁 된 과열 액체의 작은 방울을 사용하는 방사선에 민감한 장치입니다. 그것은 거품 챔버의 원리를 사용하지만,작은 물방울 만이 한 번에 위상 전이를 겪을 수 있기 때문에 검출기는 훨씬 더 오랜 기간 동안 활성 상태를 유지할 수 있습니다. 충분한 에너지가 전리 방사선에 의해 작은 물방울에서 예금될 때,과열 작은 물방울은 가스 거품이 됩니다. 거품 발달은 압전 감지기에 의해 주워진 청각적인 충격파를 동반합니다. 거품 발견자 기술의 주요 이점은 발견자가 배경 방사선에 거의 무신경하다 입니다. 이 기술을 사용하는 또 다른 유사한 실험이 있습니다 유럽에서는 단순이라고합니다.
피카소 보고서 결과(2009 년 11 월)19 층에 스핀 종속 겁쟁이 상호 작용에 대 한 24 게 브의 질량에 대 한 새로운 엄격한 제한 13.9 피(90%씨엘)의 스핀 종속 단면에 획득 되었습니다. 얻어진 한계는 스핀 의존적 상호 작용 측면에서 다마/천칭 자리 연간 변조 효과에 대한 최근의 해석을 제한합니다.
피코는 2015 년에 계획된 개념의 확장이다.
저압 가스로 채워진 다른 유형의 검출기–시간 투영 챔버가 겁쟁이 탐지를 위해 연구되고있다. 트랙(드리프트)협업에서 방향 반동 식별 겁쟁이 신호의 예측된 방향성을 활용 하려고 합니다. 드리프트는 겁쟁이 반동 충전 입자의 트랙을 떠나,몇 밀리미터를 여행 할 수 있습니다 이황화 탄소 대상을 사용합니다. 이 충전 된 트랙은 3 차원으로 재구성되고 원점 방향을 결정할 수 있도록 마이크로소프트의 판독 평면으로 표류됩니다. 이 실험의 결과는 다음과 같습니다.
최근 제한편집
현재 직접 검출 실험에서 암흑물질의 확인된 검출은 없으며,그림 2 와 같이 럭스 및 슈퍼디자인 실험에서 가장 강력한 배제 한계가 있다.크세논 럭스의 370 킬로그램으로 크세논 또는 카드뮴 전지 보다는 더 과민합니다. 2013 년 10 월의 첫 번째 결과는 신호가 보이지 않았으며 덜 민감한 악기에서 얻은 결과를 반박하는 것으로 나타났습니다. 그리고 이것은 2016 년 5 월에 최종 데이터 실행이 끝난 후에 확인되었습니다.
역사적으로 서로 다른 직접 탐지 실험에서 나온 4 개의 변칙적 데이터 집합이 있었으며,그 중 2 개는 현재 배경(코젠트 및 크레스트-2)으로 설명되었으며,2 개는 설명되지 않은 채로 남아 있다. 2010 년 2 월,연구자들은 겁쟁이-핵 충돌로 인해 발생할 수있는 두 가지 사건을 관찰했다고 발표했다.
작은 질량을 가진 겁쟁이를 감지하도록 설계된 단일 게르마늄 퍽을 사용하는 작은 검출기 코젠트는 56 일 동안 수백 건의 탐지 사건을보고했다. 그들은 가벼운 암흑 물질을 나타낼 수있는 이벤트 속도의 연간 변조를 관찰했습니다. 그러나 코젠트 사건에 대한 암흑 물질의 기원은 최근의 분석에 의해 논박되었으며,표면 사건의 배경에 대한 설명을 선호한다.
연간 변조는 겁쟁이 신호의 예측 서명 중 하나이며,이를 바탕으로 다마 협력은 긍정적 인 탐지를 주장했다. 다른 그룹은,그러나,이 결과를 확인하지 않았습니다. 2004 년 5 월에 공개된 데이터들은 겁쟁이와 암흑물질 후광의 특성에 대한 특정 표준적인 가정이 주어진 다마 신호 영역 전체를 배제하고,이것은 다른 많은 실험이 뒤따랐다(그림 2,오른쪽 참조).
코사인-100 협업(킴과 디엠-아이스 그룹의 병합)은 2018 년 12 월에 다마/리브라 신호를 복제 한 결과를 저널 네이처;그들의 결론은”이 결과는 다마 협력에 의해 관찰 된 연간 변조의 원인으로 겁쟁이–핵자 상호 작용을 배제한다”는 것이었다.
직접 탐지의 미래편집
2020 년 10 년은 현재 최첨단 감도보다 작은 크기의 겁쟁이-핵 단면 순서를 조사 할 몇 가지 멀티 톤 질량 직접 탐지 실험의 출현을 볼 수 있습니다. 이러한 차세대 실험의 예로는 럭스-제플린 및 크세논트가 있는데,이는 다톤 액체 크세논 실험이며,다윈은 50–100 톤의 또 다른 제안 된 액체 크세논 직접 검출 실험이다.
이러한 멀티 톤 실험은 중성미자 바닥으로 알려진 특정 지점을 넘어 겁쟁이 매개 변수 공간을 조사 할 수있는 능력을 제한하는 중성미자의 형태로 새로운 배경에 직면하게 될 것이다. 그러나 그 이름이 단단한 한계를 암시 할 수 있지만,중성미자 바닥은 실험 감도가 노출의 제곱근(검출기 질량 및 실행 시간의 산물)으로만 향상시킬 수있는 매개 변수 공간의 영역을 나타냅니다. 더 높은 질량을 위해 배경이 대기 중성미자와 확산 초신성 중성미자 배경에서 기여를 포함하는 동안 10 게브 아래 겁쟁이 질량의 경우 중성미자 배경의 지배적 인 소스는 태양에서입니다.