中文摘要：

对暗物质本性的研究是国际上一个非常热门的前沿研究课题。其中，利用极深地下实验室中高灵敏的探测器寻找暗物质直接碰撞产生的信号是一个重要的研究手段。本项目将对目前正在意大利Gran Sasso地下实验室中运行的XENON100暗物质实验数据进行分析，发展相应的数据处理和分析方法，对多种不同的暗物质理论模型进行探索和限定。XENON100实验已经积累了100多天的暗物质采集数据，比之前发表的结果所用数据量提高了近10倍。因此，这批新数据将对多个理论模型，包括轻质量暗物质、非弹性散射暗物质、以及与自旋相关的暗物质作用截面等参数的灵敏度比现有最好结果提高5－10倍。XENON100在今后几年还会采集更多的数据，其灵敏度已经或即将进入某些新物理模型（比如超对称）所预言的核心区域，极有可能探测到暗物质信号。本项目申请人曾任XENON100数据分析组协调人，将领导交大团队在新一批的数据分析中发挥重要作用。

结论摘要：

暗物质问题是当今世界最重要的科学谜团之一，而基于极深地下实验室的暗物质直接探测实验成为理解暗物质本性的一个重要研究手段。位于意大利Gran Sasso国家地下实验室的XENON100实验采用国际最领先的基于液氙的探测手段成功采集了大量暗物质探测数据。这些数据中很可能包含暗物质存在的证据，因此，合理分析XENON100实验数据成为近几年理解暗物质本性的关键问题。本课题组积极参与了XENON100实验的暗物质数据分析工作，并在发展数据分析方法，模拟探测器响应和阐述物理结果等方面做出了关键性贡献。利用这些数据，XENON100未发现暗物质存在的证据，给出了暗物质与原子核相互作用的最强限制，排除了主流理论预言的参数空间并排除了DAMA/LIBRA等实验疑似信号来自暗物质的可能。另外，我们发展了XENON100探测器探测电子反冲信号并第一次证明了液氙暗物质探测器可以用于寻找暗物质年周期性变化信号。利用XENON100实验数据，我们未发现显著的暗物质年周期性变化信号并排除了DAMA/LIBRA实验年周期性信号来自暗物质电子反冲的可能性。这些数据分析方法和成果对未来XENON1T实验的有重要的参考价值。