Поиски частиц темной материи
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ый создают тяжелые ядра космических лучей. Оценки показывают, что максимальная величина потери энергии ядром урана в рассматриваемой пластине составляет Е ? 40 ГэВ. Это означает, что, используя пластину полистирола толщиной 1 см, можно отличить сигналы, вызванные ядрами, от сигналов, инициированных Х-частицами, при условии, что массовые числа последних А ? 1,5 х 10s.
На рисунке 15 [1] показаны результаты расчетов акустического давления как функции верхней границы vmax чувствительности датчика.
Рис.18. Акустическое давление Р, создаваемое частицами ТМ при их прохождении через пластину полистирола толщиной 1 см на расстоянии 20 см от точки входа в зависимости от верхней границы чувствительности датчика vmax. Расчет сделан для энерговыделения 100 ГэВ, что соответствует массе Х-частицы mх = 5 х 10s ГэВ. Прямой показан уровень теплового шума.
Видно, что в рассматриваемой области частот сигнал от Х-частицы превышает ожидаемый уровень теплового шума. Величина акустического сигнала в этом случае превышает 50 и 100 Па для vmax = 106 и 107 Гц соответственно. Сигналы такого уровня могут быть зарегистрированы современными акустическими датчиками. В частности, для этого можно использовать пьезоприемники с активными элементами из пьезополимерной пленки на основе поливинилиденфторида, широко применяемые в датчиках динамических деформаций.
Оценки показывают, что такие пьезоприемники размером 1 х 1 см2, толщиной ~ 10 мкм и чувствительностью ~ 10 мкВ Па-1 позволят регистрировать акустический сигнал от Х-частиц в пределах рассмотренного диапазона масс А ? 3 х 107. Такие датчики, если их установить на солнечных батареях спутников или внешних стенках космической станции (например, Международной космической станции), могли бы обеспечить очень большую эффективную площадь регистрации.
Для регистрации частиц ТМ с большими массами целесообразно использовать несколько слоев акустических радиаторов, поскольку в отличие от космической пыли тяжелые частицы ТМ могут легко проходить через значительную толщу материала. Например, Х-частицы с А > 109 могут пройти через четыре пластины полистирола толщиной 1 см. Это можно использовать для того, чтобы детектировать их сигнал в нескольких пластинах и получить дополнительную уникальную сигнатуру таких частиц.
Заключение
На протяжении последних десяти лет практически во всех подземных лабораториях мира проводятся эксперименты по прямому поиску вимпов. В этих низкофоновых лабораториях работают и создаются установки, в которых различными методами регистрируется малое энерговыделение от процесса рассеяния вимпов на ядрах детектора-мишени
Сегодня некоторые из этих экспериментов достигли уровня чувствительности, необходимого для проверки предсказаний наиболее реалистичных суперсимметричных моделей в физике элементарных частиц. Технологический прогресс в создании криогенной техники, мало-шумящей электроники и использование комбинированных методов подавления фоновых событий определили направление в создании детекторов ближайшего будущего. Сегодня уже не стоит вопрос о том, как регистрировать вимпы. В новых детекторах будут использованы различные мишени, вес которых достигает 100-1000 кг, и методы обнаружения ядер отдачи, основанные на регистрации той или иной комбинации светового, ионизационного, теплового и акустического сигналов. В случае регистрации в этих детекторах полезного сигнала можно будет не только установить массу вимпа, но в некоторых случаях также определить природу слабовзаимодействующей частицы и сценарий ее образования среди многочисленных возможных вариантов, предлагаемых теоретическими моделями.
Список литературы
1."Поиски частиц темной материи" В.А. Рябов, В.А. Царев, A. M. Цховребов, 2008 г.
2..">
..">.
.