轻暗物质超导声子探测器知微见著

by Dr Xinran Li (Peking Univ.)

Thursday 4 Dec 2025, 10:30 → 11:58 Asia/Shanghai

B105 (PKU Physics)

质量低于100MeV的轻暗物质在探测器中仅能沉积亚电子伏级的能量，这对传统的电离探测器而言是不可见的。利用超导传感器读取靶晶体声子信号的非热声子探测器，则有望实现亚电子伏级的能量探测阈值。本报告将从小探测器出发，探讨其技术瓶颈，并指出可行的大型化技术路径。作为TESSERACT合作组织成员，报告人致力于开发边缘传感器(TES)。近期合作组的暗物质搜寻实验使用的0.23克硅探测器达到了国际领先的1.5eV阈值，成功将暗物质质量的限制下探至44MeV。我们对应力诱发的低能过剩本底事件（LEE）的最新研究表明，采用更小尺寸的靶晶体或将有助于最终实现亚电子伏级阈值。另一方面，动态电感探测器(KID)可通过频率复用技术轻松扩展规模，是发展下一代10-100克量级的大型轻暗物质探测器的优势技术路线之一。报告人主导了用于声子探测的低临界温度铪 (Hf) KID的研发。其内禀能量分辨率与TES相当，但提升声子收集效率仍是挑战。目前已明确若干技术路径并积极推进，包括准粒子俘获、声子阻挡及参量放大读出等方案。

 

• 劳伦斯伯克利国家实验室 美国伯克利 2021年至今张伯伦学者。博士后研究员。导师：Maurice Garcia-Sciveres
• 普林斯顿大学 美国普林斯顿 2015-2021 物理学博士。导师：Cristiano Galbiatti 教授。博士论文："The energy resolution and the energy deposition processes in disordered targets for rare-event searches"
• 北京大学 中国北京 2011-2015 物理学学士。导师：王思广 教授。共同导师：倪凯旋 教授。学士论文："Implementation of profile likelihood method in data analysis of the direct dark matter research PandaX I"

• 费米实验室研究生仪器研究奖（Graduate Instrumentation Research Award） 2019

 

质量低于100MeV的轻暗物质在探测器中仅能沉积亚电子伏级的能量，这对传统的电离探测器而言是不可见的。利用超导传感器读取靶晶体声子信号的非热声子探测器，则有望实现亚电子伏级的能量探测阈值。本报告将从小探测器出发，探讨其技术瓶颈，并指出可行的大型化技术路径。作为TESSERACT合作组织成员，报告人致力于开发边缘传感器(TES)。近期合作组的暗物质搜寻实验使用的0.23克硅探测器达到了国际领先的1.5eV阈值，成功将暗物质质量的限制下探至44MeV。我们对应力诱发的低能过剩本底事件（LEE）的最新研究表明，采用更小尺寸的靶晶体或将有助于最终实现亚电子伏级阈值。另一方面，动态电感探测器(KID)可通过频率复用技术轻松扩展规模，是发展下一代10-100克量级的大型轻暗物质探测器的优势技术路线之一。报告人主导了用于声子探测的低临界温度铪 (Hf) KID的研发。其内禀能量分辨率与TES相当，但提升声子收集效率仍是挑战。目前已明确若干技术路径并积极推进，包括准粒子俘获、声子阻挡及参量放大读出等方案。

 

• 劳伦斯伯克利国家实验室 美国伯克利 2021年至今张伯伦学者。博士后研究员。导师：Maurice Garcia-Sciveres
• 普林斯顿大学 美国普林斯顿 2015-2021 物理学博士。导师：Cristiano Galbiatti 教授。博士论文："The energy resolution and the energy deposition processes in disordered targets for rare-event searches"
• 北京大学 中国北京 2011-2015 物理学学士。导师：王思广 教授。共同导师：倪凯旋 教授。学士论文："Implementation of profile likelihood method in data analysis of the direct dark matter research PandaX I"

• 费米实验室研究生仪器研究奖（Graduate Instrumentation Research Award） 2019