Mucha evidencia convincente de la física y la cosmología de astropartículas indican que el principal componente de materia en el Universo es la materia oscura, representa aproximadamente el 85% con el 15% restante de materia ordinaria. Sin embargo, la gente todavía sabe poco sobre la materia oscura, incluyendo su masa y otras propiedades. Muchos modelos predicen que las partículas de materia oscura podrían acoplarse con partículas ordinarias en el nivel de interacción débil, por lo que es posible capturar la señal de las partículas de materia oscura con un experimento de detección directa.

Los objetivos científicos del Experimento de materia oscura de China (CDEX) son la detección directa de materia clara-oscura y desintegración beta doble sin neutrinos con detectores de germanio de contacto puntual tipo p (PPCGe) en el Laboratorio subterráneo de China Jinping (CJPL). Los espectros de energía medibles inducidos por la dispersión elástica entre las partículas de materia oscura y los nucleones objetivo en el sistema detector CDEX podrían darnos la información de la masa de materia oscura, giro y otras propiedades.

El análisis de los experimentos actuales de materia oscura suele depender del modelo, y muchos modelos más allá del modelo estándar han predicho la existencia de materia oscura, como modelos de supersimetría y modelos extradimensionales. Debido a la variedad de modelos físicos, las restricciones obtenidas de los mismos datos experimentales no se pueden aplicar directamente a otros modelos, lo que trae complicaciones a las interpretaciones físicas. Las observaciones de cosmología han verificado que la mayor parte de la materia oscura es la materia oscura fría no relativista, y como un resultado, la transferencia de impulso en el proceso de dispersión entre las partículas de materia oscura y los nucleones es de solo unos cientos de MeV, mucho más bajo que la escala electrodébil (~ 250 GeV). Por tanto, conviene utilizar la teoría de campo eficaz para analizar la interacción entre la materia oscura y la materia ordinaria. En los últimos años se han propuesto dos esquemas alternativos para estudiar diferentes interacciones posibles, a saber, la teoría del campo efectivo no relativista (NREFT) y la teoría del campo efectivo quiral (ChEFT). Una teoría efectiva contiene todas las interacciones posibles permitidas por principios simétricos dados, por lo que puede reducir la complicación del análisis independientemente del modelo.

En los experimentos de detección directa de materia oscura, lo que se centra principalmente en el análisis de dispersión independiente de espín (SI) y dependiente de espín (SD), mientras que EFT puede dar una interacción más dependiente del impulso o dependiente de la velocidad que no se toman en consideración normalmente. Beneficiándose del bajo ruido eléctrico de PCCGe, el umbral de análisis de CDEX-1B y CDEX-10 alcanzan ambos 160 eV, que puede mejorar en gran medida la sensibilidad de detección de la materia oscura clara.

Basado en el conjunto de datos de CDEX-1B y CDEX-10, La colaboración CDEX presenta nuevos límites para los acoplamientos de WIMP-nucleón que surgen de NREFT y ChEFT. En el enfoque de la teoría de campo efectivo no relativista, mejoran por encima de los límites actuales en la región mχ baja. En el enfoque de la teoría de campo efectivo quiral, ellos por primera vez extendieron el límite en el acoplamiento WIMP-pion al mχ <6 GeV / c ² región.

Los resultados relacionados se han publicado en línea titulados "Primeras restricciones experimentales sobre acoplamientos WIMP en el marco de la teoría de campo efectiva de CDEX" en Ciencia China-Física, Mecánica y Astronomía . Prof. Y. F. Zhou del Instituto de Física Teórica, La Academia de Ciencias de China escribió un artículo de revisión para esta publicación.

La operación y análisis de CDEX-1B y CDEX-10 están llegando a su fin, y la próxima generación de experimentos CDEX-100 / CDEX-1T se están preparando ahora. El nivel de fondo más bajo y la mejora del rendimiento de PPCGe pueden aumentar la sensibilidad del experimento de detección directa. Si bien el experimento de próxima generación de CDEX puede descubrir que la materia oscura sigue siendo desconocida, pero el misterio de la materia oscura animará a más y más investigadores a proseguir sus estudios hasta el día en que se resuelva este profundo misterio del Universo.