多功能动力感应器提升$$\text{Li}_2\text{MoO}_4$$晶体的声子与光读出效率

本文主要探讨了在寻找无中微子双β衰变实验中的关键材料——$$ \text{Li}_2\text{MoO}_4 $$ (锂钼酸锂)晶体的应用。锂钼酸锂因其优秀的能量分辨率和高放射性纯度而被CUPID（ Cryogenic Underground Physics Instrumentation Demonstrator，低温物理学仪器演示器）和AMoRE（Advanced Mo-based Rare Event search）项目选为候选实验晶体。然而，由于$$^{100}\text{Mo} $$ 的双β衰变过程产生快速背景，这会降低实验的灵敏度。为了克服这一问题，研究者提出了一种创新的检测技术，即使用多路动态感应检测器（Multiplexed Kinetic Inductance Detectors，MKIDs）来同时读取声子和光信号。 传统的低温量热仪对快速事件的响应较慢，因此通过MKIDs的快速时间响应可以有效抑制这种背景。MKIDs是一种高灵敏度、高速度的探测器，能够同时处理多个通道的数据，显著提高实验效率。研究团队将这项技术应用到一个$$2 \times 2 \times 2 \text{cm}^3$$的$$ \text{Li}_2\text{MoO}_4 $$晶体上，通过KID技术同时测量声子和闪烁信号，以优化实验的背景抑制和数据处理能力。 具体来说，文章的重点在于以下几个方面： 1. **锂钼酸锂晶体**：作为下一代实验的候选材料，$$ \text{Li}_2\text{MoO}_4 $$因其独特的物理性质，如低背景噪声和良好的能量分辨率，对于寻找无中微子双β衰变至关重要。 2. **双β衰变挑战**：$$^{100}\text{Mo} $$ 的快速衰变模式是实验面临的挑战，它与低温量热仪的慢响应相结合，可能导致感兴趣的能量区域积累背景事件。 3. **MKIDs的优势**：通过使用MKIDs，研究人员能够利用其高灵敏度、快速时间响应和多通道复用特性，有效抑制由双β衰变产生的快速背景，从而提升实验的灵敏度和准确性。 4. **实验设计与应用**：文章详细介绍了如何将新开发的MKIDs技术应用于$$ \text{Li}_2\text{MoO}_4 $$ 晶体，以及如何通过同时测量声子和光信号，来获得更全面和精确的信息。 5. **研究成果发表**：这篇研究论文发表在《欧洲物理杂志C》上，是开放获取的，展示了作者们在提高无中微子双β衰变实验性能方面的最新进展。 本文的核心内容是介绍了一种新型的声子和光探测方法，通过多路动态感应检测器技术在$$ \text{Li}_2\text{MoO}_4 $$ 晶体中实现，旨在解决实验中的快速背景问题，提升未来无中微子双β衰变实验的性能。