全球的物理学家团队一直在努力探测暗物质，这是一种难以捉摸的物质，既不发射也不吸收光。由于它与电磁力几乎没有相互作用，因此直接观察这种物质非常困难，因此大多数研究者都在寻找它与其他粒子相互作用所产生的信号。
在最近发表于《物理评论快报》的一篇论文中，参与这一大规模实验的研究人员分享了他们对轻暗物质（即质量低于1 GeV的弱相互作用大质量粒子）的最新研究成果。
孟岳、林青和周宁代表PandaX合作项目向Tech Xplore表示：“目前，使用氙气探测器进行的直接检测实验的零结果对大质量暗物质候选者施加了强有力的限制。”“然而，由于探测能量阈值的限制，传统搜索方法对轻质量暗物质（小于GeV/c2）并不敏感。通过使用纯电离信号（S2-only）来寻找轻质量暗物质，可以将能量阈值从约1 keV降低到0.1 keV。之前在氙气探测器中仅进行的S2数据分析无法有效模拟背景，这限制了对轻质量暗物质的敏感搜索。”
在双相氙探测器中，例如PandaX探测器，暗物质通常通过闪烁信号（S1）和电离信号（S2）来显现。为了降低可检测信号的阈值能量，孟、林、周及其同事将重点放在这些信号中的第二个（S2），即电离信号上，这种信号是在电子从氙原子中被电离并在电场下从液态氙中提取时产生的。
研究人员解释道：“我们专注于仅电离的数据，因为在气体氙区的高电场中，电离信号S2得到了放大，并且放宽了S1的要求。”“在PandaX-4T的调试运行期间，收集了大约90天的数据。我们首先对控制区域进行了盲化以验证背景估计，然后对信号区域进行了盲化以测试轻质量暗物质信号。最终，没有观察到明显的过剩，因此我们推导出了轻暗物质粒子的约束条件。”
尽管PandaX合作小组最近的研究未能观察到轻暗物质存在的信号，但它通过搜索电离信号为这种暗物质的探测设定了更严格的限制。这些约束描述了点状暗物质-电子相互作用的质量范围为40 MeV/c2至10 GeV/c2，暗物质-电子通过光介质相互作用的质量范围为100 MeV/c2至10 GeV/c2，以及暗物质-核子自旋无关相互作用的质量范围为3.2至4 GeV/c2。
孟、林和周表示：“这是在现代液态氙时间投影室中首次理解和模拟电离背景，且具有较低的电子能级能量阈值。”“这些结果为暗物质粒子的潜在相互作用提供了迄今为止最严格的限制，其质量范围约为40 MeV/c2至10 GeV/c2，具体取决于相互作用的类型。新的限制接近于研究人员预测的早期宇宙中由冻结和冻结机制产生的暗物质粒子可能存在的参数空间。”
PandaX合作项目设定的新限制为利用双相氙探测器收集的数据进行轻暗物质的新搜索提供了重要信息。同时，PandaX探测器正在以更低的背景水平收集更多数据，这可能有助于对轻暗物质设定越来越严格的限制，从而推动未来的探测工作。
“熊猫-4T实验正在继续收集数据，并提高其搜索的灵敏度，”孟、林和周补充道。“基于我们对纯S2背景的更好理解，我们计划通过开发更好的识别算法、收集更多数据和/或优化运行条件来进一步抑制这种背景的来源。”
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评论列表（4条）
我是的签约作者“svs”！
希望本篇文章《PandaX为通过电离信号寻找轻暗物质设定了新的限制》能对你有所帮助！
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