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'''勒克斯-澤普林實驗'''（'''英語：LUX-ZEPLIN ( LZ ) Experiment'''）後一代暗物質直接探測實驗，旨佇觀察大質量弱互相作用粒仔（WIMP）核的散射。伊佇二空一二年由大型地下抹著氣實驗佮澤普林 III 集團的實驗組合起來。現時，伊是美國、英國、葡萄牙佮俄羅斯的三十个研究所合作的計畫。實驗地點位佇南達科伊州的桑福德地下研究設施（SURF），由 DOE 的勞倫斯伯克利國家實驗室（伯仔克利實驗室）管理。

實驗使用一个由十噸液態抹出來的超靈敏探測器來走揣 WIMP 核相互作用的訊號。這是三个按呢實驗之一，引𤆬了對十 GeV / c 二以上 WIMP 的直接檢測，另外兩个是 XENON 暗物質計畫實驗佮粒仔佮天體物理遺探測器-四 T 實驗。

二空一五年春季，LZ 通過矣 " 關鍵決策策程度一 " 抑是 CD 被一審查，成做 DOE 的官方項目。二空二空年九月二一，美國能源部的官員正式簽署矣 LZ 項目竣工協定；DOE 的項目完成里程碑叫做關鍵決策四抑是 CD 扳四。

==LZ 成做低背景探測器==

為著最終識別 WIMP 核散射，LZ 必須會當觀察著其活性體積內底非常細的能量沉積。所以，伊猶閣必須會當分真正的 WIMP 散射佮由已經知粒仔引起的其他交互作用。彼已經知影 " 背景 " 的例，包括環境中的痕量放射性產生的伽馬射線，中子的交互作用，以及來自宇宙射線佇頂懸大氣中產生的 μ 紹介子的交互作用。暗物質搜查的兩个目標是上大限度地減少遮的背景互相咧作用的數量，猶閣有對遐的確實發生的互相作用，會當識別𪜶是對背景來的，毋是 WIMP。

首先，上內底的探測器是由一个雙相鋪氣時間投影室（TPC）] ] 組成。該探測器是 WIMP 核散射的目標。如後一節咧講，該探測器會當對響氣中相佮作用的位置來做三 D 重建。按呢會當識別和排除探測器週邊（邊面、頂懸佮下底）附近發生的背景交互作用。遮的周邊的交互作用極有可能來自外部伽馬射線抑是中子，以及組成 TPC 佮低溫恆溫器的探測器元件中痕量放射性核素的放射性衰變。此外，相對較大的液態板密度使 TPC 會當佇一定程度「自我掩崁」：進入 TPC 的伽馬射線（中子）佇咧散射佮停止進前干焦會當進行差不多欲釐米（十釐米）。所以，探測器的上內層體積基本上差不多無遮的背景雜訊。因為伊非常的安靜，所以這个上內底的，抑是「基準」的體積對觀察其背景以外的 WIMP 散射非常敏感，並且是 LZ 的 WIMP 搜查的空間。

紲落來伊，TPC 佇咧幾層主動佮被動崁層內底，以降低外部伽馬射線佮中子的速率。TPC 安裝佇咧內底低溫恆溫器內底，該低溫恆溫器會當保持抹氣處液相（大約一百七十八 K）伊需要的溫度。這个內底的低溫恆溫器1875套佇咧閣較大的外部低溫恆溫器內底，這對於壓制熱量傳達到響氣中。外部低溫恆溫器的外部是一組裝有液體閃爍體的丙烯酸罐仔。遮的閃爍體探測器是貯有粉的液態苯基苯（LAB），用佇閣較有效的掠著中子。若伽馬射線抑是中子佇 TPC 內部散射一改，毋過隨後退出，伊嘛可能佇咧閃爍體探測器中沉積能量。遮的能量積滓物伴綴光學光子的發射，會當通過佇丙烯酸罐外部的光敏倍增管（PMT）陣列檢測著。通過觀察這種佮 TPC 中的散射相對同的信號，會當排除 TPC 中可能看起來親像 WIMP 散射的背景。這對中央尤其重要，中子會當穿透比伽馬射線閣較遠的距離，並且以與 WIMP 預期相仝的方式散射著被原子核上，毋是佇咧摃原子周圍的電子頂懸。外部探測器 PMT 陣列佇較大的水箱內底。橫直，水箱佮液體閃爍體閣提供對外部伽馬射線和中子的重要被動掩崁，佇𪜶有機會來進入 TPC 進前，大多數攏去予人阻絕矣。規个元件位佇地下大約一爿五 khí-looh 處，佇佗位咧 SURF 的戴維斯洞穴內底。這个地下位創造了一个岩石崁層，想欲降低矣宇宙射線 μ 介子進入 TPC 的速率比地球較好表面的速率。所有遮的無仝款的策略確保矣 LZ 是一種會當對廈原子核上的暗物質散射進行非常的靈敏搜索的探測器。

==LZ 的內部檢測器：雙相 TPC==

LZ 中心的探測器是一个圓柱形雙相碰氣時間投影室（TPC）。伊由一个七噸重的液態標靶佮頂懸的一塊仔氣態分氣區域組成。操作原理如下：當發生 WIMP 抑是背景散射的時陣，少量的動能被分別予平原子核（抑是原子電子）。這致使允原子佇咧散射點附近的區域四箍圍仔彈跳，共彼其量轉化做快速閃爍光子，釋放（電離）電子佮產生的熱量。真濟即時閃閃爍爍干焦會當通過探測器頂懸佮下底的光電倍增管（PMT）檢測著。電離電子佇外部施加的電場內底向水披徙，而且佇咧達液體表面的時陣予搝入去氣體內底並佇咧閣較強的電場內底產生電致發光的光。這款電致發光會產生湠慢的「S 二」信號。外部產生的電場由一組四个高壓電極網格產生：下底部，陰極，柵極佮陽極。

總講一句，S 一和 S 二會當精確地重建抹氣佇空間內底互相作用的位置。因為 S 第二非常接近頂懸 PMT 陣列，因此干焦一項就會當了解誠好了解 XY 中（就相對探測器心）交互作用發生的位置。即時的 S 一和延延的 S 二之間的時差只是出互動交互作用的深度：通過使用皇中電子咧予定電場下的漂移速度，會當共漂移時間轉換做物理深度抑是 Z 的位置喔。橫直，這乎 XYZ 位置允准人識別一个安靜的內部基準體積，用佇敏感的 WIMP 搜查。伊閣會當分類似 WIMP 的單位點交互作用佮類似背景的濟位點交互作用，譬如講來自中子抑是伽馬射線的交互作用。

請注意，佮其他類型的時間投影室無仝，比如講 MicroBooNE 等微中子實驗中使用的時間投影室，這搭的電離信號是通過 S 二光完全掠著的：電極無直接測量電流。

==LZ 的 WIMP 搜查==

二空二二年七月，LZ 合作發佈了其實對家己旋無關係的 WIMP 核子散射橫截面的第一个上限，使用差不多六十个工作日的數據。未來的搜查按算來進一步的探測 WIMP 散射點，建議的搜索期為一千工。

==參考資料==

==外部連結==

* The LZ Dark Matter Experiment

[[分類: 待校正]]

勒克斯-澤普林實驗 - 修訂紀錄

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