暗物質(zhì)實驗中子本底的蒙特卡洛模擬研究.pdf

1、暗物質(zhì)作為宇宙學研究中最具挑戰(zhàn)性的課題之一，近年來對與它的研究也成為物理學研究的一個熱點。暗物質(zhì)是宇宙質(zhì)量的重要組成部分，對于它的研究有助于人類認識宇宙的形成與結(jié)構(gòu)，因此暗物質(zhì)的研究的意義與重要性是不言而喻的，而在暗物質(zhì)粒子的眾多理論模型中，弱相互作用重粒子(WIMP)是其中重要的候選者之一。
　　 目前，國際上有許多地下實驗室正在積極地尋找著WIMP粒子，比較有名的如：意大利的Gran Sasso實驗室，美國的Soudan實驗

2、室，以及英國的Boulby實驗室等。而為了發(fā)展我國的暗物質(zhì)實驗研究，清華大學與二灘水電公司合作在四川錦屏山建成了中國首個極深地下實驗室——中國錦屏極深地下實驗室(CJPL)，并于2010年12月12日正式投入使用，這也是目前世界上最深的地下實驗室。
　　 以清華大學、四川大學、臺灣中研院、中國原子能研究院以及南開大學為主的暗物質(zhì)實驗合作組提出了采用超低能量閾值的高純鍺(HPGe)探測器探測WIMP的中國暗物質(zhì)實驗計劃(CDEX)

3、。
　　 為了降低本底水平，合作組設(shè)計并使用了一套復(fù)雜的被動屏蔽系統(tǒng)，放置在實驗室中。這套被動屏蔽系統(tǒng)由1m厚的聚乙烯，20cm的鉛，20cm的含硼聚乙烯以及10cm高純無氧銅組成。本論文采用Geant4蒙特卡洛模擬程序?qū)JPL實驗室環(huán)境(巖石層以及混凝土層)以及CDEX被動屏蔽體本身產(chǎn)生的中子本底的輸運過程進行了模擬計算。計算得到了分別由巖石層、混凝土層、鉛屏蔽層以及銅屏蔽層產(chǎn)生的中子輸運到被動屏蔽體內(nèi)部的通量及能譜。為了達