2015 年度工作总结汇报 符长波 上海交通大学
2015 工作的内容 PandaX 项目 ( 低本底控制 分项目负责人 ) 放射性本底材料检测站 Kr/Xe 本底控制 Rn 放射性本底控制 暗物质候选者 Axion 研究 ( 主要参与者 ) 激光核物理 ( 项目负责人 )
放射性本底控制简介 放射性本底水平高低是超低截面实验成败关键性因素之一 放射性本底控制的基本问题 怎样测量超低水平的放射性 怎样去除放射性杂质, 到达超低本底 每种放射性核素处理技术的独特性 具体物理目标 ( 能量 射线种类 αβγ) 目标放射性核素的化学性质, 天然丰度, 制造工艺 U;Th;Rn;K;Kr 测量方法 :HPGe;ICP-MS; Rn;α 表面污染测量 去除方法 : 化学反应 精馏 电泳
锦屏山地下实验室 40 K: <1.1 Bq/kg 226 Ra: ~1.8 Bq/kg 232 Th: <1.27/kg 220 Rn: >100Bq/m 3
放射性本底材料检测站 mbq 深地 高灵敏度 国 际领先 1. 2. 3. 4. 5. Cu(10cm)+Pb(20cm)+PE(10cm) Bkgd counting rate: ~1.5-2Hz Sensitivity Limit: order mbq Rel. Eff. 175% Resolution: Ø 1.3keV@200Kev Ø 3.2keV@2.46MeV 升级 等待时间2天è 20分钟 238U 0.078±0.003 40K 0.241±0.008 232Th 0.070±0.002 60Co 0.050±0.003 210Pb 1.310±0.021 137Cs 0.036±0.005
85 Kr, β 放射性, 是重要的电子本底 Kr 为惰性气体, 化学方法无法去除 精馏能力 :~50kg/day 精馏效果 :Kr/Xe <1ppt 85 Kr ~ 0.1-10mDRU Xe/Kr 精馏塔和测量系统 85 Kr 贡献 2.6/16.7 Phys.Rev.D92(2015)052004 国内独有 世界领先
136 Xe 无中微子双贝塔衰变的 低本底 新 需求 我们最关心核什么? 222 Rn (&daughters) 238 U (&daughters, 226 Ra) 232 Th (&daughters, 208 Tl) 228 Th(t=1.9y;surface) 60 Co (Cu cosmic activation) t=5.27y (Sat.@Sea=2.1mBq/kg,) 85 Kr 135 Xe (Xe136(n,2n)) 54 Mn 65 Zn 高分辨大质量低本底
PandaX- 136 Xe 双贝塔衰变的本底要求
氡气本底控制特点 难点 : 氡气为惰性气体, 大范围迁移 氡气为惰性气体, 化学去除困难 固体 气体 液体手段不同 超低 含量要求重点 : 测量 物理拦截 活性炭吸附法 电场漂移法 膜渗透法 ( 水中 Rn) 化学去除 (RnF 2 )
通用型 超低浓度氡气检测系统 检测水 空气 氙气中超低浓度Rn气 预期 5mBq/m3) 设计完成 加工之中
Rn去除研发 氙中氡气 电提纯法 岩石 钢材中氡气 阻止Rn扩散膜 水中氡气 交换膜法脱除法 空气中氡气 活性炭过滤脱除法
暗物质候选者 Axion 寻找 激光极化 3 He 的 NMR f所对应的玻色子 new vector and axial-vector L = (g µ µ V + g 5 A ) X µ, the vector and axial-vector V VA (r) = v ~ g g e r/ V A 2 r PRL 115, 182001 (2015) P H Y S I C A L R E V I E W L E T T E R S week ending 30 OCTOBER 2015 Searching for New Spin- and Velocity-Dependent Interactions by Spin Relaxation of Polarized 3 He Gas H. Yan, 1,* G. A. Sun, 1 S. M. Peng, 2 Y. Zhang, 1,3 C. Fu, 4 H. Guo, 5 and B. Q. Liu 1 1 Key Laboratory of Neutron Physics, Institute of Nuclear Physics and Chemistry, CAEP, Mianyang, Sichuan 621900,China 2 Institute of Nuclear Physics and Chemistry,CAEP, Mianyang, Sichuan 621900,China 3 School of Nuclear Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China 4 Department of Physics, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China 5 Department of Physics, Southeast University, Nanjing 211189, China (Received 6 January 2015; published 26 October 2015)
总结 PandaX 项目 低本底材料监测站 Kr 放射性控制 Rn 放射性本底控制研发 Low-mass dark matter search results from full exposure of the PandaX-I exp., co-author Phys. Rev. D92(2015) 052004 A Gamma Low-background Counting Station for PandaX Experiment in China Jinping Underground (Under preparing) Axion 暗物质研究 速度相关新作用力 Phys.Rev. Lett.115(2015) 182001 (co-author) 激光核物理 D+D,D+ 6,7 Li 等离子体核反应 天体核物理 Sci Bulletin 60, (2015)1211 (First author); Rev. Sci. Instr. 86(2015)063505 (co-corresponding author) arxiv preprint arxiv:1504.00879 (submitted, co-author) 谢谢合作者 ; 谢谢您的出席