XENON Dark Matter Project

42.42056613.516424

Koordinaten: 42° 25′ 14″ N, 13° 30′ 59,1″ O

Das XENON Dark Matter Project ist ein Experiment zur Suche nach WIMPs, einer Variante der Dunklen Materie. Das Experiment ist im Gran-Sasso-Untergrundlabor aufgebaut und nutzt flüssiges Xenon als Targetmaterial für den Nachweis supersymmetrischer Teilchen. An XENON sind mehrere Universitäten und Laboratorien weltweit beteiligt (siehe unten). Die wissenschaftliche Kollaboration wird von Elena Aprile (University of Columbia) geleitet.

Grundlagen

Das Experiment findet in zwei Phasen statt. In der ersten Phase XENON10 werden 15 kg flüssiges Xenon verwendet. Flüssiges Xenon eignet sich besonders gut für die Suche nach WIMPs, weil es sowohl hohe Dichte (3 g/cm³) als auch hohe Ordnungszahl (Z = 54) besitzt. Dies erlaubt es, einen relativ kleinen Detektor zu verwenden, der trotzdem eine ausreichend hohe Sensitivität besitzt. Der Nachweis einfallender WIMPs geschieht über die gleichzeitige Messung von Ladung (Ionisierung) und Lichtemission (Szintillation).

Der Aufbau von XENON10 wurde im März 2006 begonnen; die ersten Experimente starteten im Oktober 2007. In dieser Phase konnte kein Nachweis für WIMPs erbracht werden; der Wirkungsquerschnitt liegt damit unter 9 × 10⁻⁴⁴ cm² für eine angenommene Teilchenmasse von 30 GeV/c².

In der zweiten Phase XENON100 werden daher 150 kg flüssiges Xenon verwendet, was eine etwa 50-mal höhere Sensitivität ergibt. Bis Ende 2011 wird damit der untersuchte Bereich auf einen Wirkungsquerschnitt von 2 × 10⁻⁴⁵ cm² reduziert.

Weiterhin ist ein Folgeprojekt namens XENON1T geplant. Hier sollen 1000 Liter flüssiges Xenon eingesetzt werden, um den untersuchten Bereich bis zu einem Wirkungsquerschnitt von 10⁻⁴⁶ cm² auszudehnen.

Beteiligte Universitäten und Laboratorien

XENON10

• University of Columbia, USA
• Brown University, USA
• Rice University, USA
• Case Western Reserve University, USA
• RWTH Aachen, Deutschland
• Yale University, USA
• Lawrence Livermore National Laboratory, USA
• Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italien
• Universität Coimbra, Portugal

XENON100

• University of Columbia, USA
• Rice University, USA
• Universität Zürich, Schweiz
• Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italien
• Universität Coimbra, Portugal
• University of California, USA
• SubaTech, Frankreich
• Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Deutschland
• Max-Planck-Institut für Kernphysik, Deutschland
• Jiaotong-Universität Shanghai, China
• Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Deutschland

Weblinks

• Offizielle Website auf den Seiten der University of Columbia (englisch)
• XENON100-Website (englisch)
• XENON1T: a ton scale Dark Matter Experiment, Elena Aprile on behalf of the XENON collaboration, 2010 (PDF, 8,1 MiB, englisch)