搜索暗物质，揭示了第一篇WIMP

低温暗物质搜索（CDMS）实验是自2003年以来一直在寻找暗物质的几个主要国际合作之一。该实验使用非常复杂的检测器技术和先进的分析技术，以使低温冷却（几乎绝对的零温度为-460°F）锗和硅靶以寻找稀有反冲的暗物质颗粒。

SuperCDMS研究人员首次观察到弱相互作用的巨大粒子（WIMP）的混凝土暗示，粒子物理学家认为是暗物质的背后。

大学站 - 一个国际合作，其寻找暗物质的探测器由德克萨斯A＆M大学的探测器提供动力，这是第一次观察到一个物理学家认为是暗物质背后的粒子的具体暗示，因此近四分之一的宇宙 - 一只懦夫或弱相互作用的巨大颗粒。

具有国际超级低温暗物质搜索（SUPERCDMS）实验的科学家涉及德克萨斯A＆M高能量物理学家Rupak Mahapatra在3秒字节水平上报道了一种类似WIMP样信号，表明了99.8％的几率 - 或者，在高能量的贴释中，一丝暗示暗物的神秘物质暗物质，被认为将宇宙持有，但到目前为止从未被直接观察到。

“在高能量物理学中，发现只有5秒字节或更好的声称，”马哈帕特拉说。“所以这肯定非常令人兴奋，但没有完全令人信服的标准。我们只需要更多的数据来确定。目前，我们必须达到这一诱惑的暗示我们时代最大的谜题之一。“

SuperCDMS研究人员正在宣布他们的突破结果在全国各地谈判，包括在今日中午（4月15日星期一），由Mahapatra是合作中的主要调查员以及乔治P.和Cynthia Woods Mitchell基本物理研究所和基本物理学研究所天文学。Mahapatra的公开演讲将在斯蒂芬W.在米切尔研究所的霍克宁礼堂举行，并通过TTVN流动。合作在亚克因子发布的CDMS II的硅探测器中，这一协作详细介绍了其完全结果，暗物质搜索结果，最终将出现在物理评论信中。

令人惊奇地难以捉摸，Wimps很少与正常交互，因此难以检测。科学家认为，他们偶尔会反弹，或者像地球核一样散射，留下少量能量，能够被探测器深入地下跟踪，颗粒侵占机，如核心的大型强子撞机，甚至是空间中的仪器Alpha磁光谱仪（AMS）安装在国际空间站（ISS）。

CDMS实验位于明尼苏达北部的Soudan Lime的半英里地下，由美国能源部的费米国家加速实验室管理，自2003年以来一直在寻找暗物质。该实验使用非常复杂的检测器技术和先进的分析技术，以使低温冷却（几乎绝对的零温度为-460°F）锗和硅靶以寻找稀有反冲的暗物质颗粒。

Mahapatra表示，最新的分析代表了在CDMS-II运营期间与硅探测器的最大曝光引入的全面数据，涉及来自18个国际机构的50多名科学家的整体实验的早期阶段。

“这结果是几年前采集的数据，使用现在已经存在的斯坦福制造的硅探测器，”马哈普拉说。“对低质量WIMP地区的兴趣增加了激励我们完成对硅探测器暴露的分析，这对15千瓦型电源以上的WIMP质量敏感的敏感性较小[一个GEVA等于十亿电子伏特]但更敏感对于较低的群众。分析导致了三个事件，估计的背景是0.7个事件。“

除了大量参与数据分析之外，Mahapatra表示，德克萨斯A＆M组执行了硅探测器的重要校准，保证了信号看起来相同，无论哪个探测器都在矿井内部它可能出现。

虽然Mahapatra表示，Monte Carlo模拟无法排除统计波动作为背景的原因，但该团队认为，所述波动很少会产生类似的能量分布，它们将其解释为WIMPS的自旋独立散射。虽然他说结果肯定是令人鼓舞和值得进一步调查，但他注意到它不应被视为一个发现。

“我们肯定只有99.8％，我们希望达到99.9999百分点，”马哈普拉说。“在3西格玛，你有一丝事情。在4秒见，你有证据。在5-sigma，你有一个发现。

“在医学中，你可以说你正在治疗99.8％的病例，那没关系。当你说你在高能量物理学中发现了一个根本的发现，你就不会错。鉴于涉及的资金 - 在这种情况下3000万美元 - 它必须非常精确。有99.8％的机会，这意味着如果你重复了几百倍的同样的实验，那么它可能会出错。我们想要一百万的一百万。“

使用锗探测器，在2010年之前的协作报告了信号区域中的两个事件和0.9事件的估计背景。他们最终得出结论，这些事件更可能归因于表面电子泄漏而不是实际的核反冲。

6英寸探测器还在Mahapatra的实验室中进行测试，用于在几年内预期的3（G3）实验。这些新颖的硅探测器代表了World-First在低温检测中，比SuperCDMS协作最新结果背后的近硅探测器更敏感的敏感性大约30倍。

在过去的四年里，马哈帕帕特拉和他的德克萨斯州A＆M团队 - 其中包括他的物理学和天文学研究组以及电气工程系的合作者生锈哈里斯 - 一直在开发更大，更先进的探测器项目的当前阶段，从SuperCDMS到更复杂的地理（锗天文台）实验。他们正在开发锗和硅探测器，以创建要更大，更好和更便宜的双威胁设备。他指出，他的实验室的新型6英寸直径的硅探测器代表了一个在低温检测中的世界第一，并且比这一最新结果背后的近硅探测器约为30倍。

“我们在德克萨斯A＆M在这里建立的工业制造和制造设施使我们能够将每公斤每公斤35万美元的成本降至约40,000美元，”马哈普拉说。“我们也有90％的成功率，而原始硅和锗器件的前20％的成功率。”

Mahapatra表示，合作将继续使用SuperCDMS Soudan实验的操作锗探测器探讨这款WIMP扇区，并在将来的实验中考虑使用硅探测器。

协作的工作 - 从CDMS和CDMS-II开始，并继续与Supercdms和Geodm进行 - 由DOE和国家科学基金会提供资助，以及加拿大的自然科学和工程研究委员会（NSERC）。

“除了NSF资金和DOE的早期职业研究奖学金之外，如果德克萨斯州A＆M大学和科学学院的启动支持，这项工作也不会有可能，并且从最大综合产品，Inc。的设备中大约200万美元。 （纳斯达克：MXIM）在达拉斯，“马哈普拉说。“另外，Mitchell Institute资助了博士·桑德尔·乔尔·桑德（Joel Sander）的资金，他被认为是开发备用下一代探测器的努力，这些探测器不仅便宜，而且还可以在更容易的低温温度下运行，这是一个理想的吨级预算实验。这笔资金的目标是占据高风险，高回报研究，通常不会得到联邦资助机构等传统资金的支持，如DoE和NSF。“

有关超级低温暗物质搜索实验的更多信息，请访问http://cdms.berkeley.edu/。

纸：暗物质搜索结果使用CDMS IIPAPER的硅探测器：
硅探测器由CDMS II的前五塔运行产生

图像：德克萨斯州A＆M大学