周宁,特聘教授,入选“国家海外高层次人才青年项目”,国家自然科学基金“杰出青年基金”获得者,科技部重点研发计划首席科学家。聚焦暗物质实验探测,长期通过PandaX直接探测实验和ATLAS对撞机探测实验这两种互补手段研究暗物质物理。参加PandaX实验获得教育部自然科学一等奖。
2003年本科毕业于南京大学理科强化部(现匡亚明学院),2010年在美国哥伦比亚大学获得粒子物理博士学位,之后在美国加州大学尔湾分校从事博士后研究,曾担任ATLAS 实验喷注和暗物质物理组的召集人。2015年回国加入清华大学物理系,2017年加入开云网页登录 物理与天文学院,2024年聘入李政道研究所。
现担任PandaX合作组Deputy Spokesperson(第二负责人),液氙时间投影室探测器系统负责人。以通讯作者/主要作者发表在国际权威物理期刊杂志Nature, PRL, PLB, JHEP等上共50多篇,总引用超过6000次,其中8篇入选ESI高被引。多次应邀在大型国际学术会议上做暗物质探测综述报告和实验最新成果报告。
代表性成果包括:
1)作为PandaX液氙时间投影室探测器系统负责人,带领硬件团队成功研制PandaX-4T四吨级液氙探测器,成为国际上首个运行的新一代多吨级液氙实验。带领分析团队开发多种新型分析技术,对PandaX-4T首批数据开展研究,在2021年取得大质量暗物质世界最强的限制,刷新了暗物质参数的边界(https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20211230/166179.html)。利用高灵敏氙原子核反冲数据,对暗物质可能具有的电磁性质给出了国际最好的探测结果,其中电荷均方半径性质的结果为国际首个实验限制,发表暗物质直接探测领域首篇《Nature》论文(https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20230518/183016.html)。
2)在PandaX实验中,不断降低液氙探测实验对极低能量信号探测的阈值,开辟多个非传统反应道的分析,实现对多种新类型小质量暗物质粒子信号的有效探测,给出了国际领先的探测结果(https://news.sjtu.edu.cn/jdzh/20230630/185391.html)。
3)在ATLAS实验中,提出新实验探针,对暗物质及媒介粒子性质给出最严格的限制,实现对暗物质大范围质量参数空间的扫描。特别是暗物质与核子自旋相关相互作用过程,直接探测实验缺乏足够的灵敏度,ATLAS对撞机探测给出了世界最强的灵敏度,和直接探测实验实现高度互补。
主持项目
科技部重点研发,“基于PandaX-4T的物理和关键技术研究”
国家自然科学基金杰出青年项目,“暗物质探测”
开云网页登录 重点前瞻项目,“基于PandaX-4T首批数据的暗物质探索”
发改委李政道研究所暗物质和中微子实验平台建设,“30吨级液氙时间投影室探测研发”
国家自然科学基金面上项目,“结合ATLAS对撞机探测和PandaX直接探测实验最新数据寻找暗物质粒子”
国家自然科学基金应急管理项目,“ATLAS实验上高动量b喷注标识”
研究内容:
“暗物质之谜”:在标准宇宙模型中,暗物质的比例占宇宙中的27%,可见物质(原子,分子)仅占4%,但是人类对暗物质的性质知之甚少。普遍的暗物质粒子模型认为,暗物质除了具有引力作用,还可以和已知物质存在一种新的相互作用,从而能够符合当前观测到的暗物质残余密度。主要研究方向:结合PandaX液氙暗物质直接探测实验和ATLAS对撞机探测实验来寻找暗物质。
具体包括:
1)通过PandaX液氙暗物质探测实验寻找暗物质和原子核或者电子相互作用信号。在实验硬件上,负责四吨级液氙暗物质探测实验中心探测器的研制和性能研究,以及未来“终极”暗物质实验探测技术的研发。目标将暗物质探测灵敏度推进到中微子本底平台,全面覆盖暗物质理论参数空间。
2)通过ATLAS实验寻找质子质子碰撞中暗物质和可见粒子(喷注,光子,W/Z玻色子,Higgs粒子,甚至Zprime新型粒子等)共同产生过程,或者直接寻找暗物质粒子和可见粒子相互作用的中间传播子(如双喷注过程)。ATLAS实验预计最终采集3000fb-1的数据(是目前数据量的100倍),期待新物理信号的出现。
X. Ning et al. (PandaX) "Search for light dark matter from atmosphere in PandaX-4T", Phys. Rev. Lett. 131, 041001 (2023)
S. Li et al. (PandaX) "Search for light dark matter with ionization signals in the PandaX-4T experiment", Phys. Rev. Lett. 130, 261001 (2023), Editors' Suggestion
X. Ning et al. (PandaX) "Limits on the luminance of dark matter from xenon recoil data", Nature 618, 47-50 (2023)
L. Gu et al. (PandaX) "First search for the absorption of fermionic dark matter with the PandaX-4T experiment", Phys. Rev. Lett. 129, 161803 (2022), Editors' Suggestion
X. Cui et al. (PandaX) "A search for the cosmic ray boosted sub-GeV dark matter at the PandaX-II experiment", Phys. Rev. Lett. 128, 171801 (2022) Editors' Suggestion
Y. Meng et al. (PandaX) "Dark matter search results from the PandaX-4T commissioning run", Phys. Rev. Lett. 127, 261802 (2021) Editors' Suggestion, ESI高被引
S.-F. Ge, J. Liu, Q. Yuan and N. Zhou, "Diurnal effect of subGeV dark matter boosted by cosmic rays", Phys. Rev. Lett. 126, 091804 (2021)
ATLAS Collaboration "Search for dark matter produced in association with a dark Higgs boson decaying into WW or ZZ in fully hadronical final states from sqrt(s)=13 TeV pp collisions recorded with the ATLAS detector", Phys. Rev. Lett. 126, 121802 (2021)
ATLAS Collaboration "Search for new resonances in mass distributions of jet pairs using 139 fb-1 of pp collisions at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector" JHEP 03 (2020) 145, ESI 高被引
J. Xia et al. (PandaX) "PandaX-II constraints on spin-dependent WIMP-nucleon effective interactions", Phys. Letts. B 792, 193-198 (2019)
ATLAS Collaboration "ATLAS b-jet identification performance and efficiency measurement with ttbar events in pp collisions at sqrt(s)=13 TeV", EPJC 79 (2019) 970
H. Zhang et al. (PandaX) "Dark matter direct search sensitivity of the PandaX-4T experiment", Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 031011(2019), ESI高被引
ATLAS Collaboration "Search for dark matter in events with a hadronically decaying vector boson and missing transverse momentum in pp collisions at sqrt(s)=13 TeV with the ATLAS detector", JHEP 10 (2018) 180
ATLAS Collaboration "Search for new phenomena in dijet mass and angular distributions from pp collisions at sqrt(s)=13TeV with the ATLAS detector", PLB 754(2016) 302-322, ESI高被引
J. Abdallah et al. N. Zhou "Simplified models for dark matter and missing energy searches at the LHC", Phys. Dark Univ. 9-10 (2015) 8-23, ESI高被引
2023年获得“基金委杰出青年”项目支持
2022年“液氙暗物质探测研究”成果获评教育部自然科学一等奖
2020年获评《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》优秀论文奖
2018年入选中国科学院粒子物理前沿卓越创新中心 “青年拔尖人才”
2015年入选“国家海外高层次人才青年项目”
量子力学-I,80学时
现招收对实验粒子物理感兴趣的本科生、研究生、博士后。
现课题组成员:
博士后:陶奕(2020),李帅杰(2023)
博士生:袁影(2018),张敏祯(2019),韩晨成(2021),张世博(2022),王旭(2022),王浩宇(2022),王佳敏(2023),解宇晗(2024)
硕士生:周嘉懿(2023)
已毕业成员:
董彬彬,ATLAS,2022.06 博士毕业(博士后 @Michigan State University, US)
顾琳慧,PandaX,2022.12 博士毕业(博士后 @Lancaster University, UK)
黄 周,PandaX,2023.06 博士毕业(金融行业)
李帅杰,PandaX,2023.06 博士毕业(博士后 @雅砻江水电/开云网页登录 )
洪江刘,ATLAS,2023.06 硕士毕业(讲师 @安庆师范大学)
宁旭阳,PandaX,2023.09 博士毕业,2023年上海市优秀毕业生和开云网页登录 优秀博士论文(博士后 @Brookhaven National Laboratory, US)
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