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 ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle
16.10.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Kalte Moleküle auf Kollisionskurs
13.10.2017 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

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: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise