Das XENON1T-Team legt Grenzen fest

Dr. Ran Budnik und sein Team am Weizmann Institute of Science taten sich mit 165 Forschern aus 27 Forschungsinstituten aus der ganzen Welt zusammen, die am XENON1T-Experiment arbeiteten. Dieses Experiment ist bei weitem die empfindlichste Suche nach Dunkler Materie, und die Ergebnisse, die sie diese Woche bekanntgaben, legen eine strenge Grenze für die mögliche Masse von Teilchen fest, die die schwer fassbare Dunkle Materie ausmachen könnten. Nach diesen Ergebnissen, die auf einem Tank basieren, der eine Tonne flüssiges Xenon enthält, und den erfassten Daten von fast einem Jahr, plant das Forscherteam für 2019 ein noch größeres und sensibleres Experiment – XENON1T.

Es wird angenommen, dass Dunkle Materie 83% aller Materie ausmacht, ist aber für uns unsichtbar, da sie kein Licht emittiert und nur sehr schwach mit gewöhnlicher Materie interagiert. Einer der Kandidaten für dunkle Materie sind die schwach wechselwirkenden massiven Teilchen oder WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). XENON1T war bei der Suche nach WIMPs. an vorderster Front. Tief unter der Erde, im INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italien wartet der Xenon-Detektor auf ein Signal, das die Wechselwirkung eines WIMP mit einem Xenon-Atom melden würde. Dies wäre ein winziger Szintillationslichtblitz und eine Handvoll ionisierter Elektronen, die ihrerseits winzige Lichtblitze abgeben.

Budnik und sein Team in der Abteilung für Teilchenphysik und Astrophysik des Instituts arbeiteten an den Steuerungssystemen für die XENON1T-Geräte, deren Kalibrierung sowie an der statistischen Interpretation und Analyse. 

Seit dem ersten Experiment im Jahre 2005 hat die XENON-Kollaboration die potenzielle Zielmasse von 5 kg auf 1300 kg erhöht, während die Hintergrundinterferenz um den Faktor 5000 verringert wurde. Die neueste Iteration wird das Ziel um das Vierfache erhöhen und gleichzeitig die Hintergrundinterferenz nochmals um den Faktor zehn verringern. "Da das XENON1T-Setup so präzise ist", sagt Budnik, "bedeutet die Tatsache, dass im reinsten Bereich des Detektors keine Hintergrundereignisse entdeckt wurden, dass wir nun die Wechselwirkungen von WIMPs mit gewöhnlicher Materie begrenzen können. Der neue Detektor wird es uns ermöglichen, nach diesen Teilchen in einem Bereich zu suchen, der bisher noch nicht beobachtet werden kann."

Dr. Budnik ist der Vorsitzende des Aryeh and Ido Dissentshik Career Development Chair