年调制幅度的能量分布 R(t ) S0 Sm cost t0 hereT=2/=1 yr and t0= 152.5 day DE = 0.5 keV bins (2-6) keV: 清晰的年调制 (6–20) keV: 拟合结果Sm=0, 2 /dof=27.5/28 正弦(Sm) 余弦(Zm)年调制幅度的能量分 布 R(t ) S S cost t Z sint t S Y cost t * 0 m 0 m 0 0 m 相位t*与 2nd June的轻微的不同, 可以用非热暗物质的贡献(比如 SagDEG stream)来解释 E (keV) Sm (cpd/kg/keV) Zm (cpd/kg/keV) Ym (cpd/kg/keV) 2-6 0.0111 ± 0.0013 -0.0004 ± 0.0014 0.0111 ± 0.0013 150.5 ± 7.0 6-14 -0.0001 ± 0.0008 0.0002 ± 0.0005 -0.0001 ± 0.0008 -- t* (day) 相位随能量的变化 Ym , Sm 2 errors DE = 1 keV bins 运行稳定性 DAMA/LIBRA-1 DAMA/LIBRA-2 DAMA/LIBRA-3 DAMA/LIBRA-4 DAMA/LIBRA-5 DAMA/LIBRA-6 Temperature -(0.0001 0.0061) °C (0.0026 0.0086) °C (0.001 0.015) °C (0.0004 0.0047) °C (0.0001 0.0036) °C (0.0007 0.0059) °C Flux N2 (0.13 0.22) l/h (0.10 0.25) l/h -(0.07 0.18) l/h -(0.05 0.24) l/h -(0.01 0.21) l/h -(0.01 0.15) l/h Pressure (0.015 0.030) mbar -(0.013 0.025) mbar (0.022 0.027) mbar (0.0018 0.0074) mbar -(0.08 0.12) 10-2 mbar (0.07 0.13) 10-2 mbar Radon -(0.029 0.029) Bq/m3 -(0.030 0.027) Bq/m3 (0.015 0.029) Bq/m3 -(0.052 0.039) Bq/m3 (0.021 0.037) Bq/m3 -(0.028 0.036) Bq/m3 Hardware rate above single photoelectron -(0.20 0.18) 10-2 Hz (0.09 0.17) 10-2 Hz -(0.03 0.20) 10-2 Hz (0.15 0.15) 10-2 Hz (0.03 0.14) 10-2 Hz (0.08 0.11) 10-2 Hz 各个参量变化很小,对年调制没有贡献 系统误差以及边界反应的研究 Source Main comment Cautious upper limit (90%C.L.) RADON Sealed Cu box in HP Nitrogen atmosphere, <2.510-6 cpd/kg/keV 3-level of sealing, etc. TEMPERATURE Installation is air conditioned+ detectors in Cu housings directly in contact <10-4 cpd/kg/keV with multi-ton shield huge heat capacity + T continuously recorded NOISE Effective full noise rejection near threshold <10-4 cpd/kg/keV ENERGY SCALE Routine + instrinsic calibrations <1-2 10-4 cpd/kg/keV EFFICIENCIES Regularly measured by dedicated calibrations <10-4 cpd/kg/keV BACKGROUND No modulation above 6 keV; no modulation in the (2-6) keV <10-4 cpd/kg/keV multiple-hits events; this limit includes all possible sources of background SIDE REACTIONS Muon flux variation measured at LNGS <310-5 cpd/kg/keV 而且,都不满足年调制的六大特征 不可能对年调制结果造 成影响 I128的影响 • 有人提出I128俘获环境 中子,从而产生低能Xrays/Auger electrons, 可能对调制产生影响? • 经过计算,I128的影响 (红线)与调制信号(黑线) 相比很小 边界反应:宇宙线μ子的影响 • MACRO,LVD,Borexino看到了地下宇宙线μ子流强的幅 度约为2%年调制变化,而且LVD相位是July 15th(185 ±15days)(显著性>5σ),这是与地球大气温度变化相符 合的。比较而言,DAMA相位是May 26th(146±7days), 是与地球速度矢量变化相符合的。两者相差5.6σ。 DAMA: May 26th, (146 ± 7)days • 估算得到μ子造成的年调制上限 为<310-5 cpd/kg/keV <<年调制量 • single-hit: 年调制只在低能段测 到,而没有在>6keV测到 • multiple-hits: 没有测到年调制 LVD: July 15th, (185 ± 15)days DAMA/NaI+LIBRA :年调制,模型无关 single-hit: 2-6keV multiple-hits: 8.8σ,满足 没有年调制信 全部六大暗 号 物质年调制 特征 single-hit: >6keV没有年调 制信号 系统误差以及边界反 应不可能对年调制结 果造成影响 各稳定性参量变 化很小,对年调 制没有贡献 年调制信号的物理解释:与多种理论 模型相一致,比如 WIMP: SI 15 GeV 100-120 GeV N.F.W. Evans power law WIMP: SI & SD θ = 2.435 15 GeV N.F.W. 100 GeV Evans power law LDM, bosonic DM mL=0 年调制信号的物理解释:与多种 理论模型相一致,比如iDM DAMA/NaI+DAMA/LIBRA Slices from the 3-dimensional allowed volume •In the Inelastic DM (iDM) scenario, WIMPs scatter into an excited state, split from the ground state by an energy comparable to the available kinetic energy of a Galactic WIMP. - + N + + N W has two mass states + , - with mass splitting Kinematical constraint for iDM 1 2 2 v v vthr 2 iDM interaction on Iodine nuclei DAMA/LIBRA 下一步工作 • 新的硬件更新:2010底完成,现在正在 调试、试运行,主要是更换新的具有更高 量子效率的PMT,以此降低阈能,提高 灵敏度,从而对各种暗物质物理模型给出 更强的限定 • 研究二级效应 • R&D towards a possible 1 ton ULB NaI(Tl) set-up experiment DAMA proposed in 1996 A low-threshold analysis of CDMS shallow-site data arXiv:1010.4290v1 [astro-ph.CO] 20 Oct 2010 预计硬件更新后 的结果 启示和展望 从DAMA以及其他实验的启示和理论预期来 看,今后暗物质直接探测预计会沿着四 大方向发展: • 1. 更低阈能、更低本底:两者不可 偏废 CDMSII, COGENT, CRESST 在低阈能的结果与 DAMA结果相符,而且都倾向于LDM • 比如:高能所陈勇等提出CCD+低温晶体以降低阈能 • 同时应该努力降低本底,否则对候选事例的判断仍 是两难。 不同Mw下的积分事例率 SI SD 2.自旋相关:“浅矿区”的魅力 自旋无关 自旋相关 理论预计 作用截面 目前实验上限 1 106 1 106 目前实验规模 百公斤-吨 公斤 CaF2(Eu)/BaF2复合晶体:既侧重自旋相关的观测(F自 旋因子最大),又兼顾自旋无关的观测(Ba最重)。 3. 不同于WIMP的暗物质:关键是新 方法 比如axion: • PVLAS: 激光照射磁场的真空,发现激光极化偏 转,1–1.5 meV 。 • ADMX: axion dark matter experiment,1.9 μeV to 3.53 μeV • CAST,望远镜观测 solar axion, 第一阶段< 0.02 eV, CAST-II 将在 eV 质量范围 寻找solar axion 。 • x-ray 卫星(Yohkoh、RHESSI、Hinode) 观测太阳 x-ray。 4. 方向性 + 日调制:下一代 当前暗物质直接探测的根本问题:无法区分本 底事例和暗物质作用事例,即使追求“event by event”,也只能靠统计的方法给出概率估 计。 →根本的出路在于开发可测核反冲方向、径 迹、射程的探测器,通过观测日调制,把 WIMP的核反冲与本底中子的核反冲区分开。 才能获取WIMP的确切证据。 方向性 + 日调制 ( cygnus2009Whitepaper) • 所有的本底都没有日调制特征。 • 日调制幅度可高达90%(比较年调制<7%)。 • 只需要O(10) 事例就可以区分 日调制的暗物质信 号和各向同性的本底。 法国MIMAC:气体 μTPC, He3,CF4 谢谢