费米国家加速器实验室的Sho Uemura 这张照片显示了新的传感船长-电荷耦合器件模块
信用:SENSEI合作 什么造就了一个好的暗物质探测器？它和一个好的电话会议系统有很多共同点:你需要一个灵敏的麦克风和一个安静的房间
在能源部费米实验室从事SENSEI实验的科学家们现在首次展示了一种粒子探测器——基于电荷耦合器件(CCD)技术——具有effective搜索低质量暗物质粒子所需的灵敏度和降低的背景速率，暗物质是一种神秘的物质，约占宇宙中所有物质的80%
演示在两个方面很重要
首先，由传感器检测器测量的背景速率是硅检测器的最低记录
他们设定了世界上最强的暗物质与电子相互作用的极限，涵盖了广泛的模型
其次，它展示了将用于正在建设中的全尺寸SENSEI实验的高质量探测器
唤醒将在加拿大地下深处的实验室运行
唤醒检测器是一个5
由2克硅制成的400万像素电荷耦合器件目前在费米实验室地下约100米处工作
如果暗物质粒子与硅中的一个电子碰撞，传递给电子的能量可能足以将其从硅的晶体结构中释放出来
如果有足够的能量，就会释放出更多的电子
这个电荷是唤醒科学家正在寻找的信号
SENSEI能探测到的信号越小，它能测试的暗物质模型的范围就越广
这显示了探测器容器中的传感电荷耦合器件模块
信用:SENSEI合作 为了观察小暗物质信号，科学家们首先需要的是一个灵敏的探测器
换句话说，他们必须能够检测到一个小信号，并始终将其与真正的空检测器区分开来
正如在以前的工作中所展示的那样，由劳伦斯·伯克利国家实验室设计的传感头电荷耦合器件可以计算出每个像素中电子的准确数量
其次，科学家需要低背景——来自暗物质以外的原因的信号类事件的比率必须很小
高背景的灵敏探测器就像嘈杂房间中的录音室麦克风
即使麦克风能听到耳语，你柔和的声音也可能被背景中洗衣机的噪音淹没
改善录音的唯一方法是消除洗衣机的噪音
在这个用很长时间采集的测试数据中，我们绘制了每个像素的测量电荷
真正的电荷当然总是整数个电子
测量精度是一个电子的一小部分，所以0-电子和1-电子像素分离得很好，不存在对空像素进行误分类的可能性
信用:SENSEI合作 唤醒合作现在已经首次证明，它有一个敏感的暗物质探测器，可以降低背景率
在使用相同技术进行更大规模的实验之前，证明检测器可以实现较低的背景速率是很重要的，因为否则的话，您只会提高背景速率
SENSEI以前的暗物质搜索使用原型电荷耦合器件，这种器件具有高灵敏度，但背景也很高，因为它们不是由最高质量的硅制成的
唤醒排除了蓝色区域，在那里暗物质相互作用的速率将大于唤醒观察到的事件速率
其他实验排除了灰色区域
橙色带受到理论模型的青睐，是全尺寸SENSEI实验的目标
信用:SENSEI合作 SENSEI新的暗物质搜索从其新的科学级电荷耦合器件中获得了第一个结果，这些电荷耦合器件是在SENSEI的专用生产运行中用高质量硅制造的
这项合作还通过在实验周围增加额外的屏蔽，减少了撞击电荷耦合器件的辐射量
结果是背景事件发生率比之前使用原型电荷耦合器件进行的搜索有所下降
单电子事件的比率从33，000下降到450个事件/克-天，并且我们在更大的曝光中看到更少的双电子事件(从21个下降到5个)(2
09克-天，高于0
043)
我们也没有看到三个或四个电子的事件——就像在之前的搜索中一样，但是曝光更大
科学级电荷耦合器件的工作情况和预期的一样好，SENSEI预计SNOLAB的背景率会更低
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