Status of CJPL & CDEX

Wu Yucheng

Tsinghua University

On behalf of CDEX Collaboration

2012‐6‐13 NDM12 @ Nara

Outline:

CJPL• Introduction

• Status

• Future

CDEX• History

• Status

• Future

Summary

2/26

3/26

CJPL – IntroductionBoulby

2800 m.w.e.ZEPLIN, DRIFT, 

NaIAD

Canfranc2450 m.w.e.ANAIS, ArDM, 

IGEX, ROSEBUD

LSM4800 m.w.e.EDELWEISS

Gran Sasso3500 m.w.e.

DAMA, CRESST, WARP, XENON, DARKSIDE

CJPL7000 m.w.e.CDEX‐TEXONO, 

PANDA‐X

Y2L2100 m.w.e.

KIMS

Super‐K2700 m.w.e.

XMASS, NEWAGE

SULAH/DUSEL4500 m.w.e.LUX, LZD, Max, GEODM, COUPP

Soudan2100 m.w.e.CDMS, CoGeNT

SNOLAB6000 m.w.e.DEAP/CLEAN, 

PICASSO, COUPP

South Pole2200 m.w.e.

DM‐Ice

CJPL – Introduction ‐ Site

4/26

2400m

• Main Hall: 6.5m×6.5m×40m• Total Vol.: ~ 4000m3

China JinPing underground Laboratory

CJPL – Introduction ‐ Layout

Access TunnelPANDA-X

Low BkgFacility

ElectronicsCDEX

5/26

6/26

Access TunnelPANDA-X

Low BkgFacility

ElectronicsCDEX

CJPL – Status

12

3

4

56

CJPL – Status ‐ Ventilation System (2011)

7/26

1 2

3 4

Blower Room Blast Pipe

Air Shower Main Hall

8/26

CJPL – Status ‐ Experiments

Low Bkg Facility CDEX-1

PANDA-X

5

6

9/26

CJPL – Future

10/26

CDEX – History ‐ Collaboration with TEXONO & KIMS

2002

2012

2004

2006

2007

2009

2007

11/26

CDEX – History ‐ China Dark matter Experiment

CDEX Target:Direct Search of Cold Dark Matterwith O(10 kg) Ge detectors of Sub‐keV Energy Sensitivity.

Goal: O(0.1cpkkd), < 300eV

DM

DM

SM

SM

New

Physics?

Production

Direct

Detection

IndirectDetection

China Dark‐matter EXperiment• 2009.03, CDEX founded;

• 2009.05, MOU between THU & EHDC;

• 2010.12, CJPL opening;

• 2011 to date, CDEX‐1 running…

• Tsinghua University• SiChuan University• Nankai University• China Institute of Atomic Energy• Ertan Hydropower Development Company

CDEX‐TEXONO Collaboration12/26

CDEX – Status ‐Membership

2 groups of 3‐fold coincident Plastic Scintillators.

• 28 Cosmic Ray Events within 178 days.

• CR flux is ~ 2×10‐10cm‐2s‐1, ~ 10‐8 of ground level.

13/26

CDEX – Status ‐ Bkg Measurement : CR

Group A Group B

F.E. Gray, et al., NIMA638 (2011)

preliminary

Portable HPGe

14/26

CDEX – Status ‐ Bkg Measurement : Gamma

CJPL Rock Bkg(Unit: Bq/kg)

K‐40(1461keV)

Ra‐226(609keV)

Th‐232(911keV)

CJPL Rock Sample  < 1.1 1.8±0.2 < 0.27

Beijing Normal Ground Level ~600 ~25 ~50

preliminary

Home‐made 3He tube system:• Pure OFHC tube wall;

• Readouts form both ends;

• Φ 25.4mm × 1m.

15/26

CDEX – Status ‐ Bkg Measurement : Thermal n

~ 8 days data@ Main Hall

RATE Main Hall PE shielding

ROI (cpd) 34.11 3.71

α Bkg (cpd) 4.0 4.4Thermal n (cpd) ~ 30 < 1Thermal n flux

(cm‐2s‐1) 4.34×10-6 <1.45×10-7

Reach the sensitivity limit of the detector.

preliminary

• Gd‐loaded liquid scintillator• Quartz container (copper shell);

• 2 PMTs at both ends;

• Under testing…

16/26

CDEX – Status ‐ Bkg Measurement : Fast n

Ø30cm

40cm

• Coaxial HPGe;• Sheilding:

10cm PE;

15cm Pb;

5cm Cu;

N2 flushing inside.

• Select Low BkgMaterials.

17/26

CDEX – Status ‐ Low Bkg Facility

• 20g‐ULEGe array;(Ultra Low Energy Germanium)

• 1kg‐PPCGe;(P‐type Point‐Contact Germanium)

• CsI(Tl) crystal;(Cuboid array)

• NaI(Tl) crystal;(Well single)

CDEX – Status ‐ CDEX‐1: Detectors

18/26

19/26

CDEX – Status ‐ CDEX‐1: Shielding System 

• 20g‐ULEGe: Data taking and data analysis now!• 1kg‐PPCGe: Data taking!

1kg PCGe

4x5g ULEGe

20cm OFHC Copper+20cm Lead

CDEX – Status ‐ CDEX‐1: Data Taking

20/26

Simulation• Shielding: PE + Pb + Cu + SS + LAr;

• Detector: HPGe, LAr, PMT;

21/26

CDEX – Status ‐ CDEX‐10: Simulation

L

L

LL LAr

GAr

HV and Signals Cooling and Control

• LAr: Passive shielding + Active shielding.• Ge: Encapsulated into  Al vacuum tube for cooling.

Three PCGe in one tube.• WLS: Transferring 128nm light to ~ 420nm light.

Prototype testing at present!

22/26

CDEX – Status ‐ CDEX‐10: Cryogenic System

23/26

CDEX – Status ‐ CDEX‐10: R&D on Electronics

• New CJPL Halls;

• 103 Crystal Array;

• LAr Cooling and Shielding;

• New Design of Shielding and Cryogenic System;

•…

24/26

CDEX – Future ‐ CDEX‐1T Prospects

CJPL• The deepest rock overburden Lab is running;

• New Ventilation System is blowing in fresh air.

CDEX• CR γ and n background is under measurement;

• First Low Background Facility has been testing;

• CDEX‐1: both 20g & 1kg HPGe are taking data;

• CDEX‐10: engineering design and prototype test.

25/26

Summary

Thanks for your attention!

26/26