Neue Ergebnisse des XENON100-Experiments engen erlaubten Bereich für Dunkle Materie ein

Die mit dem XENON100-Detektor im italienischen Gran-Sasso-Untergrundlabor aus 100 Tagen Messdauer mit bisher unerreichter Empfindlichkeit gewonnenen Daten liefern keine Hinweise für die Existenz von sogenannten WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), den führenden Kandidaten für Dunkle Materie.

Zwar wurden drei Ereignisse registriert, dies ist aber bei zwei erwarteten Hintergrundereignissen statistisch nicht signifikant. Aus den neuen Daten folgen die bislang besten Grenzen in der Suche nach Dunkler Materie und die stärksten Einschränkungen für Modelle der Teilchenphysik hierzu.

Dunkle Materie ist eine unsichtbare aber zugleich wesentliche Komponente des Universums, die über 80% aller Materie ausmacht. Darauf deuten indirekte Hinweise sowohl aus der Kosmologie wie der Teilchenphysik, die eine bemerkenswerte Übereinstimmung zeigen. Eine direkte Beobachtung von WIMPs würde daher einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen den größten Strukturen im Kosmos und der subatomaren Welt herstellen.

Obwohl derzeit noch kein Signal gesehen wurde, hat das XENON100 Experiment im Weiteren eine Sensitivität, welche auf Grund theoretischer Erwartungen einen baldigen Nachweis möglich machen könnte. XENON100 unterscheidet sich von anderen Experimenten zur Suche nach Dunkler Materie vor allem durch seinen hundertfach niedrigeren Untergrund, der ansonsten ein Signal überdecken würde. Der XENON100-Detektor misst in gut 60 kg flüssigem Xenon kleinste Licht- und Ladungssignale, die durch seltene Kollisionen zwischen WIMPs und Xenon-Atomen stattfinden. XENON100 nimmt in 2011 weiter Daten und gleichzeitig werden Pläne für einen wesentlich größeren Nachfolgedetektor verfolgt. Die kommenden Jahre sind daher sehr spannend und es gibt berechtigte Hoffnung, eines der fundamentalsten Rätsel der Physik lösen zu können.

Kontakt:

Prof. Dr. Laura Baudis
Physik-Institut
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Westfälische Wilhelms-Universität Münster
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E-Mail: weinheim (at) uni-muenster.de
Weblinks:
http://xenon.astro.columbia.edu
XENON-Homepage der Columbia University, USA
http://www.lngs.infn.it
Webseite des Gran-Sasso-Untergrundlabors (LNGS), Italien
http://www.astro.columbia.edu/~edo/Xe100.avi
Film zum Messprinzip von XENON100 (Columbia University, USA)
http://www.spektrum.de/videos/xenon100
Film zu den neuen XENON100-Ergebnissen (Spektrum der Wissenschaft)
Weitere Informationen:
http://www.physik.uzh.ch/groups/groupbaudis/xenon XENON-Gruppe von Laura Baudis an der Universität Zürich
http://www.mpi-hd.mpg.de/lin/index.de.html Abteilung von Manfred Lindner am MPI für Kernphysik, Heidelberg
http://xenon.physik.uni-mainz.de XENON-Gruppe von Uwe Gerd Oberlack an der Universität Mainz

http://www.uni-muenster.de/Physik.KP/AGWeinheimer Arbeitsgruppe von Christian Weinheimer an der Universität Münster