Dunkle Materie Gruppe

Das XENON-Experiment

installing_top_array_nTKlaus Eitel / The XENON Collaboration

Aufbau des oberen PMT-Feldes von XENONnT in seine Kupfer-Halterung vor der Installation in die TPC

 

XENON ist ein in mehreren Phasen durchgeführtes Experiment zur direkten Suche nach Dunkler Materie, insbesondere nach WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).

Der Nachweis dieser Teilchen auf der Erde ist möglich, indem eine elastische Streuung von WIMPs an baryonischer Materie in einem entsprechenden Detektor gemessen wird. Dabei wird ein Teil der kinetischen Energie des WIMPs im Detektor als Rückstossenergie deponiert. WIMPs wechselwirken nur sehr selten mit Materie, außerdem sind die Energiesignale extrem klein. Um diese niedrigen und seltenen Signale nachweisen zu können, benutzt XENON eine Spurendriftkammer (time projection chamber, TPC), die mit hochreinem, flüssigem Xenon gefüllt ist. Bei Teilchen-Wechselwirkungen an Xe wird Szintillationslicht sowie ein Ladungssignal erzeugt. Das prompte Szintillationslicht wird von Photosensoren ausgelesen, Elektronen driften in der TPC an die Oberfläche des flüssigen Xe und produzieren im gasförmigen Xe ein sekundäres Szintillationssignal.

Spezielle Reinigungsverfahren des Xe wie auch die Kombination aus den beiden Szintillationssignalen haben XENON1T zum weltweit führenden Experiment zur Suche nach WIMPs gemacht.

Mit der nächsten Phase des Experiments im LNGS-Untergrundlabor in Italien, XENONnT, an dem mehr als 170 Wissenschaftler aus 11 Ländern beteiligt sind, wird die Sensitivität der Dark Matter Suche um einen weiteren Faktor 20 gesteigert.