XENON100暗物质实验的数据分析

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。