暗物质的重要候选者WIMP粒子与探测器的作用被认为属于弱相互作用范畴,其反应的截面非常微小,探测器测得的计数率也非常低,在此类实验中,我们期望得到的信号事例淹没在大量的本底之中,因此对探测器以及本底的模拟工作提出了极为严格的要求。本项目拟开发用于低本底实验的通用模拟平台,利用台湾中微子实验(TEXONO)的实际数据检验其模拟真实性,再通过对中国锦屏山实验室(CJPL)具体实验环境和特点进行分析和研究,有针对性地改造此模拟平台,使之适用于中国暗物质实验(CDEX),以便于CDEX合作者的模拟工作。另外,模拟研制阵列式高纯锗探测器并进行性能研究是本项研究的另一个课题,此项研究将为CDEX的大质量阵列式高纯锗探测器以及屏蔽体的设计工作提供参考,并对宇宙射线、岩石层环境放射性、探测器内部材料放射性等本底的特性进行研究。
在本课题“基于 Geant4 的低本底实验模拟平台的开发及其在中国暗物质探测实验中的应用研究”的资助下,本课题进展良好,取得了一定结果。我们首先建立了适用于中国暗物质实验CDEX超低本底情况的模拟平台,为中国锦屏地下实验室CJPL建设、CDEX探测器研发提供了统一、可靠的模拟工具,已经为CDEX合作组建立了统一标准。在此平台上,我们开展以下研究工作(1)CJPL实验室环境氡元素本底研究;(2)CJPL宇宙射线通量及角分布的研究;(3)高纯锗探测器自身宇化放射性本底研究;(4)高纯锗探测器模拟研究。我们还根据当前研究热点以及本团队的特色,拓展了部分课题,积极参与了CEPC的研发工作,建立了适用于环形的正负电子对撞机CEPC的模拟环境,开发了CEPC_v0、CEPC_v1探测器模型,进行了探测器几何验证,部署了Dirac分布式计算环境。此部分工作内容在2014年9月12日“the Fourth International Workshop on Future High Energy Circular Colliders”的国际会议上做了题为“CEPC Detector Geometry Design and Validation”的报告,并被CECP pre-CDR所采用。以上研究工作已全部妥善完成。