Muitas evidências convincentes da astropartícula física e cosmologia indicam que o principal componente da matéria no Universo é a matéria escura, representando cerca de 85% com os restantes 15% de matéria ordinária. No entanto, as pessoas ainda sabem pouco sobre a matéria escura, incluindo sua massa e outras propriedades. Muitos modelos prevêem que as partículas de matéria escura podem se acoplar com partículas comuns no nível de interação fraca, portanto, é possível capturar o sinal de partículas de matéria escura com experimento de detecção direta.

Os objetivos científicos do Experimento de Matéria Escura da China (CDEX) são na detecção direta de matéria claro-escura e decaimento beta duplo sem neutrino com detectores de germânio de contato de ponto do tipo p (PPCGe) no Laboratório Subterrâneo de Jinping da China (CJPL). Os espectros de energia mensuráveis ​​induzidos pelo espalhamento elástico entre as partículas de matéria escura e núcleos alvo no sistema detector CDEX podem nos dar a informação da massa de matéria escura, spin e outras propriedades.

A análise dos experimentos atuais de matéria escura é geralmente dependente do modelo, e muitos modelos além do modelo padrão previram a existência de matéria escura, como modelos de supersimetria e modelos extra-dimensionais. Devido à variedade de modelos físicos, as restrições obtidas a partir dos mesmos dados experimentais não podem ser aplicadas diretamente a outros modelos, o que traz complicações para as interpretações físicas. As observações da cosmologia verificaram que a maior parte da matéria escura é a matéria escura fria não relativística, e como resultado, a transferência de momento no processo de espalhamento entre as partículas de matéria escura e os núcleons é de apenas cerca de centenas de MeV, muito mais baixo do que a escala eletrofraca (~ 250 GeV). Portanto, é adequado usar a teoria de campo eficaz para analisar a interação entre a matéria escura e a matéria comum. Dois esquemas alternativos foram propostos nos últimos anos para estudar diferentes interações possíveis, nomeadamente teoria de campo eficaz não relativística (NREFT) e teoria de campo eficaz quiral (ChEFT). Uma teoria eficaz contém todas as interações possíveis permitidas por determinados princípios simétricos, para que ele possa reduzir de forma independente a complexidade da análise.

Nos experimentos de detecção direta de matéria escura, o que é mais focado são as análises de espalhamento independentes de spin (SI) e dependentes de spin (SD), enquanto a EFT pode fornecer mais interação dependente do momento ou da velocidade, que normalmente não são levadas em consideração. Beneficiando-se do baixo ruído elétrico do PCCGe, o limite de análise de CDEX-1B e CDEX-10 atinge 160 eV, o que pode melhorar muito a sensibilidade de detecção de matéria escura clara.

Com base no conjunto de dados de CDEX-1B e CDEX-10, A colaboração CDEX apresenta novos limites para os acoplamentos de WIMP-nucleon decorrentes de NREFT e ChEFT. Na abordagem da teoria de campo efetiva não relativística, eles melhoram em relação aos limites atuais na região mχ baixa. Na abordagem da teoria de campo eficaz quiral, eles, pela primeira vez, estenderam o limite de acoplamento WIMP-pion ao mχ <6 GeV / c ² região.

Os resultados relacionados foram publicados online com o título "Primeiras restrições experimentais em acoplamentos WIMP na estrutura da teoria de campo efetiva do CDEX" em Science China-Physics, Mecânica e Astronomia . Prof. Y. F. Zhou do Instituto de Física Teórica, A Academia Chinesa de Ciências escreveu um artigo de revisão para esta publicação.

A operação e análise de CDEX-1B e CDEX-10 estão chegando ao fim, e a próxima geração de experimentos CDEX-100 / CDEX-1T estão em preparação agora. O nível de fundo inferior e a melhoria do desempenho do PPCGe podem aumentar a sensibilidade do experimento de detecção direta. Embora o experimento de próxima geração do CDEX possa descobrir a matéria escura permanece desconhecido, mas o mistério da matéria escura encorajará cada vez mais pesquisadores a prosseguir seus estudos até o dia em que este profundo mistério do Universo seja resolvido.