O echipa internationala de oameni de stiinta din XENON colaborare, inclusiv câteva de la Institutul Weizmann, a anunţat joi rezultatele lor de căutare pentru componenta evaziv a universului nostru cunoscut sub numele de materie întunecată. Această căutare a fost efectuat cu o sensibilitate mai mare decât oricând înainte. După o sută de zile de colectare a datelor în experimentul XENON100, efectuate adânc în subteran, la Gran Sasso Laboratorul Naţional de INFN, în Italia, au găsit nici o dovadă pentru existenţa Interacţiunea slab particulele masive - sau WIMP - candidaţii de conducere pentru misterioasa materie întunecată. Cele trei evenimente candidatul le-au observat au fost în concordanţă cu două-au asteptat sa vada de la radiaţia de fond. Aceste rezultate noi au evidenţiat cea mai mare sensibilitate raportate ca fiind încă de către orice experiment materia întunecată, în timp ce introducerea cel mai puternic constrângerile pe modele noi pentru fizica particulelor de materie întunecată. Institutul Weizmann profesori Eilam încărcătura, Ehud Duchovni şi Breskin Amos, şi de cercetare studentul Ofer Vitells, a adus contribuţii semnificative la concluziile prin introducerea unei metode statistice noi, care atât creşte sensibilitatea căutare şi permite noua descoperire.
Orice observarea directă a activităţii ar wimp legătură într-cele mai mari structuri observate în Univers cu lumea din fizica particulelor subatomice. În timp ce astfel de detectare nu poate fi susţinut încă, nivelul de sensibilitate realizate de experiment XENON100 ar putea fi suficient de mare pentru a permite o detectare reale în viitorul apropiat. Ce seturi de XENON100 în afară de experimente concurente este radiatia de fond mult mai mic, care este de 100 de ori mai mic, reducand obscur potenţialul de orice semnal de materie întunecată. Detector XENON100, care utilizează 62 kg de lichid, xenon ca sa wimp ţintă, şi ce măsuri taxe mici şi semnalele luminoase produse de prezis coliziunilor rare, între WIMP şi atomi de xenon, continuă căutare pentru WIMP. Noi date din alerga 2011, precum şi planul de a construi un experiment mult mai mare în următorii ani, promit un deceniu interesantă în căutare de soluţii la unul dintre misterele cele mai fundamentale ale naturii.
Observaţii cosmologice în mod consecvent punctul de la o imagine a universului nostru, în care materia obişnuită ştim reprezintă doar 17% din toata materia, restul - 83% - este într-o formă încă nerespectat - aşa-numita materie întunecată. Acest lucru este conform cu previziunile din cele mai mici scale; extensiile necesare Modelul Standard al fizicii particulelor sugerează că particule exotice noi există, iar acestea sunt perfecte candidaţi de materie întunecată. Particulele slab Interacţiunea masiv (WIMP) sunt astfel implicate atât în cosmologie şi fizica particulelor. Un indiciu suplimentar pentru existenta lor constă în faptul că abundenţa calculat de astfel de particule care rezultă din Big Bang-ului coincide cu cantitatea necesară de materie întunecată. Căutare pentru WIMP este, aşadar, întemeiată, o detectare directă de particule ar oferi piesa centrală lipsă necesare pentru a confirma această imagine nouă a Universului nostru.
Proprietăţile materiei întunecate au fost abordate printr-o varietate de abordări şi metode, acestea au furnizat oamenilor de ştiinţă cu indicii indirecte de ceea ce a căuta. WIMP sunt de aşteptat să aibă o masă comparabilă cu cea a nucleelor atomice, cu o probabilitate foarte scăzută ca acestea vor interacţiona cu materia normală. Astfel de particule sunt parut a fi distribuite într-un nor enorm incadrand disc vizibil din Calea Lactee. Pământul se mişcă prin acest nor, împreună cu Soarele, în călătoria sa în jurul centrului galaxiei. Aceasta miscare duce la o "wimp vant", care ar putea împrăştia, ocazional, în afara nucleelor atomice într-un detector de Pamant-legat, eliberând o cantitate mica de energie, care pot fi apoi detectate cu ultra-sensibile din punct de dispozitive.
În experimentul XENON100, 62 kg de lichid xenon actioneaza ca o ţintă wimp. Lichid, la o temperatură de aproximativ -90 ° C, este conţinută într-un criostat oţel inoxidabil, echipat cu un crio-cooler pentru a menţine condiţiile de funcţionare extrem de stabile. Experimentul este situat în Laboratorul de Gran Sasso Underground (LNGS), în Italia, unde este protejat de radiaţii cosmice de la 1400 de metri de rocă. Mai multe Ecranarea din radioactivitate în detector sine şi împrejurimile sale este asigurată de straturi de amortizoare active şi pasive incadrand ţintă. Acestea includ 100 kg de activ scintilator lichid xenon, 2 tone de ultra-pur cupru, 1,6 tone de polietilenă şi 34 de tone de plumb şi de apă. Materialele radio pur utilizat pentru a produce componente de detector asigura un mediu extrem de redus de radiaţii de fond.
Particulele care interacţionează în cadrul excita lichid activ spaţiu xenon şi ioniza atomii. Acest lucru duce la emisie a luminii ultraviolete în adâncime. În ceea ce derivă electronii peste lichid xenon, acestea creează un semnal întârziat, luminescente pe partea de sus a detectorului, ca urmare a experimentului de câmp electric puternic. Atât semnalele primare şi secundare de lumină scintilaţie sunt detectate prin intermediul a două reţele de photosensors - unul situat în lichid xenon la partea de jos, şi unul în gazul de deasupra lichidului. Măsurarea simultană a acestor două semnale luminoase permite cercetătorilor să se deducă atât de energie şi coordonatele spaţiale de interacţiune particule ", oferind în acelaşi timp informaţii cu privire la natura lor. Această analiză a raportului dintre cele două semnale de lumină şi de localizarea lor exactă în spaţiu este o metodă extrem de precise de a distinge wimp semnale de la evenimente de fundal.
Multe dintre tehnologii şi metode folosite în experiment XENON100 au fost construite cu privire la eforturile de cercetare şi dezvoltare ale programului XENON închis Căutare Matter, care a produs, în 2006, prototipul XENON10. Pentru XENON100, o creştere de zece ori în masă ţintă fiduciar, combinate cu 100 de ori reducere în fundal, se traduce într-o îmbunătăţire substanţială a sensibilităţii la wimp-nucleon imprastiere elastica. O calibrare extinsă folosind diferite surse de gammas şi neutroni a fost efectuat pentru a demonstra că XENON100 atins obiectivele sale de sensibilitate şi pentru radiaţia de fond redus.
Rezultatele de la o analiză preliminară de la 11.2 zile în valoare de date, luate în timpul fazei de experimentului punerea în octombrie şi noiembrie 2009, au stabilit deja noi limite superioare cu privire la rata de interacţiune a WIMP - mai bun din lume pentru wimp maselor de mai jos aproape 80 de ori masa un proton ( Physical Review Letters 105 (2010) 131302 ).
O nouă căutare de materia întunecată a fost efectuat între ianuarie şi iunie 2010, şi 100 de zile în valoare de date de la acest termen au fost analizate. Trei evenimente candidate s-au găsit în cadrul parametrilor de pre-definite, în care semnalul de wimp este de aşteptat să apară. Cu toate acestea, aceste evenimente, în timp ce provin din interacţiunile particulelor adevărat în detector, sunt în concordanţă cu previziunile de două astfel de evenimente care rezultă din medii radioactive. Astfel, dovezi pentru materia intunecata nu poate fi invocată, dar o nouă limită superioară a tăriei sale de interacţiune cu materia normală ar putea fi calculate. Aceste rezultate reprezintă cea mai bună limitele până în prezent. Ei îngust posibilităţile deschise teoriile supersimetrice fizicii particulelor care prezic de natura materiei întunecate.
XENON100 a atins cel mai mic fond între toate experimentele de materie întunecată în toată lumea ( Physical Review D (2011) ; arXiv: 1101.3866 ). Având în vedere că datele prezentate aici au fost colectate, pe fondul intrinsecă din radioactive kripton în completarea xenon XENON100 a fost redus la un nivel scăzut de performanţă fără precedent şi detectoare "a fost îmbunătăţit, de asemenea. Chiar si ca noile date sunt colectate în aceste condiţii mai bune, echipa stiintifica se pregăteşte un urmatoarea generatie de întuneric-Materie experiment căutare dispune de un detector care va conţine mai mult de 1000 kg de lichid xenon ca un fiduciar wimp ţintă. Cu reducerea în continuare în radiaţia de fond global, XENON1T promite să fie o sută de ori mai sensibil decat XENON100.
Colaborarea XENON este format din 60 oameni de ştiinţă de la 14 instituţii din Statele Unite ale Americii (Columbia University din New York, Universitatea din California, Los Angeles, Universitatea Rice Houston), China (Shanghai Jiao Tong Universitatea), Franţa (Nantes Subatech), Germania (Max-Planck- Institut Heidelberg, Universitatea Johannes Gutenberg Mainz, Willhelms Universität Münster), Israel (Weizmann Institute of Science), Italia (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN e Università di Bologna), Olanda (Amsterdam Nikhef), Portugalia (Universidade de Coimbra) şi Elveţia (Universität Zürich).
XENON100 este susţinută de către instituţiile colaboratoare şi de Fundatia Nationala pentru Stiinta si Departamentul Energiei din SUA, de către Fundaţia Naţională a Elveţiei în Elveţia, de l'Institut national de fizicul des particules et de fizicul nucléaire şi regiunea La des Pays de la Loire în Franţa, de către Max-Planck-Societate şi de către Deutsche Forschungsgemeinschaft în Germania, de către Institutul de Stiinta Weizmann, de FOM în Ţările de Jos, de către para Fundação o Ciencia e Tecnología în Portugalia, de Instituto Nazionale di fisica Nucleare în Italia şi de STCSM în China.
Contact:
Prof. Elena Aprile (Purtător de cuvânt)
Columbia University, Departamentul de Fizica Tel:. 1 212-854-3258; 1 914-591-2878 E-mail: age@astro.columbia.edu
Prof. Elena Aprile (Purtător de cuvânt)
Columbia University, Departamentul de Fizica Tel:. 1 212-854-3258; 1 914-591-2878 E-mail: age@astro.columbia.edu
Wimp principiu de detectare în experiment XENON100
De cercetare Prof. Amos Breskin este sprijinit de Nella si Leon Centrul Benoziyo pentru Fizica Energiilor Înalte, si mosia lui Richard Kronstein. Prof. Breskin este deţinătorul Walter P. Reuther Catedra de Cercetare în scopuri paşnice a energiei atomice.
De cercetare Prof. Ehud Duchovni este sprijinit de Nella si Leon Centrul Benoziyo pentru Fizica Energiilor Înalte, şi Centrul de Yeda-Sela pentru Cercetare de bază. Prof. Duchovni este deţinătorul Wolfgang profesor Catedra Gentner de Fizica Nucleara.
De cercetare Prof. Eilam încărcătura "este sprijinit de Fond de Richard Kronstein.