Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

XENON100 setzt neue beste Ausschlussgrenzen für Dunkle Materie

18.07.2012
Die Wissenschaftler der XENON-Kollaboration haben ein neues Ergebnis ihrer Suche nach Dunkler Materie veröffentlicht.

Die Analyse der Daten von 13 Monaten Laufzeit des XENON100-Detektors ergab keinen Beweis für die Existenz von so genannten WIMPs, den vielversprechendsten Kandidaten für Dunkle Materie.


Der XENON100-Detektor ohne die zusätzliche Abschirmung. Oben und unten sind die Lichtsensoren zu sehen. Foto: XENON-Kollaboration - F. Arneodo

Es wurden zwei Ereignisse beobachtet, die statistisch mit dem einen Ereignis konsistent sind, das aufgrund der Untergrundstrahlung erwartet wird. Verglichen mit den Ergebnissen von 2011 wurde damit die weltbeste Empfindlichkeit um einen Faktor 3,5 weiter verbessert. Das schränkt Modelle für „Neue Physik“ mit WIMP-Kandidaten stärker ein und hilft dabei, künftig gezielter nach WIMPs zu suchen.

Kosmologische Beobachtungen zeichnen in konsistenter Weise ein Bild unseres Universums, in dem die gewöhnliche uns bekannte Materie nur etwa 4% ausmacht, während die bislang unbeobachteten Formen –Dunkle Materie und Dunkle Energie – den Rest beitragen.

Dies entspricht den Erwartungen aus der Physik der allerkleinsten Bereiche des Mikrokosmos, wonach Erweiterungen des Standardmodells der Elementarteilchen die Existenz neuer exotischer Teilchen vorhersagen, welche perfekte Kandidaten für Dunkle Materie sind: WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), also schwere Teilchen, die nur schwach wechselwirken und somit sowohl durch Kosmologie als auch Teilchenphysik motiviert sind. Die Suche danach ist also wohl begründet und ihre Entdeckung würde dieses neue Bild des Universums bestätigen.

2011 hat die XENON-Kollaboration die Ergebnisse von 100 Messtagen veröffentlicht. Die dabei erreichte Empfindlichkeit verschob die Grenzen für WIMPs schon um einen Faktor 5-10 im Vergleich zu den früheren Messungen mit XENON10. Die neue Serie umfasst die Daten von insgesamt 225 Tagen in den Jahren 2011 und 2012 mit niedrigerem Untergrund und verbesserter Empfindlichkeit. Aber es wurde wieder kein Signal gefunden: die beiden beobachteten Ereignisse sind mit dem einen erwarteten Untergrundereignis statistisch konsistent.

Die neuen Daten verbessern die Grenze auf 2.0×10-45 cm2 für elastische Streuung einer WIMP-Masse von 50 GeV, also um einen weiteren Faktor 3,5 und dringen bereits signifikant in die erwartete WIMP-Parameterregion ein. Weitere Messungen mit XENON100 und mit dem Nachfolgeexperiment XENON1T, das bereits in Bau ist, sollten entweder Beweise für WIMPs finden oder es müssen andere Formen von Dunkler Materie in Betracht gezogen werden. Eine Veröffentlichung mit den Ergebnissen wird in Kürze bei Physical Review Letters und bei arXiv eingereicht.

Das XENON100-Experiment nutzt als WIMP-Target 62 kg flüssiges, ultrareines Xenon und misst die winzigen Ladungs- und Lichtsignale, die bei den seltenen Kollisionen von WIMPs mit Xenon-Atomkernen erwartet werden. Untergebracht ist das Experiment im italienischen Gran-Sasso-Untergrundlabor (LNGS), wo 1400 m Fels die störende kosmische Strahlung abschirmen. Um falsche Signale aufgrund der restlichen Radioaktivität in der Umgebung des Detektors auszuschließen, werden nur Ereignisse in den inneren 34 kg des flüssigen Xenons als mögliche Signale gewertet. Zusätzlich ist der Detektor durch Schichten von Kupfer, Polyethylen, Blei und Wasser abgeschirmt, wodurch der Untergrund weiter reduziert wird.

An der XENON-Kollaboration beteiligt sind Wissenschaftler aus 15 Institutionen in den USA (Columbia University New York, University of California Los Angeles, Rice University Houston, Purdue University), Frankreich (Subatech Nantes), Deutschland (Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg, Johannes Gutenberg Universität Mainz, Westfälische Wilhelms-Universität Münster), Israel (Weizmann Institute of Science), Italien (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Università di Bologna), Niederlande (Nikhef Amsterdam), Portugal (Universidade de Coimbra), Schweiz (Universität Zürich) und China (Shanghai Jiao Tong University).

Außer von den Mitgliedern der Kollaboration wird XENON100 unterstützt von der National Science Foundation und dem Department of Energy in den USA, dem Schweizerischen Nationalfonds, dem l'Institut National de Physique des Particules et de Physique Nucléaire und La Région des Pays de la Loire in Frankreich, der Max-Planck-Gesellschaft und der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Weizmann Institute of Science, der deutsch-israelischen Minerva Gesellschaft und GIF in Israel, FOM in den Niederlanden, der Fundação para a Ciência e Tecnologia in Portugal, dem Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italien und STCSM in China.

Kontakt:

Max-Planck-Institut für Kernphysik:
Prof. Dr. Manfred Lindner
Tel.: +49 6221 516 800
E-Mail: manfred.lindner (at) mpi-hd.mpg.de
Johannes Gutenberg Universität Mainz:
Prof. Dr. Uwe Oberlack
Tel.: +49 6131 3925167
E-Mail: oberlack@uni-mainz.de
Westfälische Wilhelms-Universität Münster:
Prof. Dr. Christian Weinheimer
Tel.: +49 251 83 34971
E-Mail: weinheimer@uni-muenster.de
Universität Zürich:
Prof. Dr. Laura Baudis
Tel.: +41 44 635 5777
E-Mail: lbaudis@physik.uzh.ch

Dr. Bernold Feuerstein | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenster.de
http://xenon.astro.columbia.edu/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie