Forschung: DARWIN R&D

- Die ultimative Suche nach Dunkler Materie und die Beobachtung niedrigenergetischer Neutrinos

Obwohl die Existenz von Dunkler Materie aufgrund kosmologischer und astronomischer Beobachtungen inzwischen allgemein akzeptiert ist, bleibt ihre Natur weiterhin ungewiss. Die XENON Experimente haben über die letzten Jahre trotz großer Sensibilität bisher erfolglos nach den als Dunkle Materie Kandidaten favorisierten WIMPs (schwach interagierenden massiven Teilchen - weakly interacting massive particles) gesucht. Das DARWIN (DArk matter WImp search with liquid xenoN) Experiment, bestehend aus einer mit mehreren Tonnen flüssigem Xenon befüllten Spurendriftkammer, wird das ultimative auf Xenon basierende Experiment zur Suche nach Dunkler Materie sein.

Im Fall der Detektion von WIMPS vor der Inbetriebnahme von DARWIN durch z.B. das zukünftige XENONnT Projekt wird DARWIN in der Lage sein präzise Messungen der Eigenschaften der Dunklen Materie insbesondere ihrer Masse und der Wechselwirkungsquerschnitte mit Materie zu liefern. Sollte kein Signal auftauchen, wird DARWIN den Parameterraum für Dunkle Materie WIMPs bis hin zu solch genauer Sensitivität untersuchen können, dass ein Level erreicht wird, an dem Neutrino Interaktionen mit den Atomkernen einen unüberwindlichen Quelle an Hintergrundereignissen liefern. Dabei wird DARWIN Wechselwirkungsquerschnitte bis runter auf wenige 10^-49 cm² für den Fall von Spin-unabhängiger WIMP-Nukleon Wechselwirkung untersuchen können.

Aufgrund seiner sehr hohen Targetmasse, niedriger Schwellenenergien und extrem geringem Hintergrund wird DARWIN in der Lage sein auch andere seltene physikalische Prozesse zu untersuchen. Einige davon sind:

• Neutrinoloser doppelter Beta-Zerfall von ¹³⁶Xe und andere seltene Kernprozesse
• Kohärente Neutrino - Nukleus Streuung
• Die Detektion von Supernova Neutrinos
• Solare Neutrinos
• Suche nach Axion-ähnlichen Teilchen

Veröffentlichungen

• DARWIN: towards the ultimate dark matter detector (2016)
• Dark matter sensitivity of multi-ton liquid xenon detectors (2015)
• Neutrino physics with multi-ton scale liquid xenon detectors (2014)

Die DARWIN Kollaboration

• Subatech (France): group of Dominique Thers
• Laboratoire de l'Accelerateur Lineaire LAL (France): group of Carla Macolino
• Laboratoire de physique nucleaire et de hautes energie LPNHE (France): group of Luca Scotto Lavina
• University of Münster (Germany): group of Christian Weinheimer
• MPIK Heidelberg (Germany): group of Manfred Lindner
• University of Freiburg (Germany): group of Marc Schumann
• Karlsruhe Institute of Technology (KIT, Germany): group of Guido Drexlin
• University of Mainz (Germany): group of Uwe Oberlack
• TU Dresden (Germany): group of Kai Zuber
• Heidelberg University (Germany): group of Stephanie Hansmann-Menzemer et al.
• Imperial College London (Great Britain): group of Roberto Trotta
• INFN (Italy), Sezione LNGS: group of Walter Fulgione
• INFN (Italy), Sezione di Bologna: group of G. Sartorelli
• Weizmann Institute of Science (Israel): group of Amos Breskin
• Nikhef, Amsterdam (The Netherlands): group of Patrick Decowski
• University of Coimbra (Portugal): group of Jose Matias Lopes
• Stockholm University (Sweden): group of Jan Conrad
• University of Zürich I (Switzerland): group of Laura Baudis
• University of Zürich II (Switzerland): group of Ben Kilminster
• Columbia University (USA): group of Elena Aprile
• University of California at Los Angeles (UCLA, USA): group of Hanguo Wang
• Arizona State University (USA): group of Lawrence Krauss
• Purdue University (USA): group of Rafael Lang
• Rice University (USA): group of Peter Shagin
• University of California at San Diego (UCSD, USA): group of Kaixuan Ni
• University of Chicago (USA): group of Luca Grandi
• Rensselaer Polytechnic Institute (USA): group of Ethan Brown
• New York University at Abu Dhabi (NYUAD, UAE): group of Francesco Arneodo

Links

Weitere Informationen und aktuelle Nachrichten inklusive Veröffentlichungen und dem aktuellen Status von DARWIN finden Sie hier.

Kontakt

• Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Lindner:
  Tel: +49 6221 516800
  E-Mail: manfred.lindner [at] mpi-hd.mpg.de
• Priv.-Doz. Dr. Teresa Marrodán Undagoitia:
  Tel: +49 6221 516803
  E-Mail: teresa.marrodan [at] mpi-hd.mpg.de
• Dr. Hardy Simgen:
  Tel: +49 6221 516530
  E-Mail: hardy.simgen [at] mpi-hd.mpg.de