Gruppenforschungsseminar zum Darkside-20k-Experiment

23. Januar 2025

Foto: UHH

Im Rahmen des Seminarprogramms der Gruppe hielt unsere eigene Dr. Zoe Balmforth einen Forschungsvortrag über das DarkSide-20k-Experiment, das derzeit im Rahmen des INFN Gran Sasso National Laboratory in Italien gebaut wird.

DarkSide-20k ist ein Detektor der nächsten Generation zur direkten Suche nach dunkler Materie, ausgestattet mit einem 51 Tonnen schweren Zweiphasen-Liquid-Argon-Zeitprojektionstank (TPC). Das Experiment richtet sich an schwach wechselwirkende massive Teilchen (WIMPs) im GeV-TeV-Massenbereich. Diese gelten als eine der führenden Kandidaten für dunkle Materie, wurden aber trotz jahrzehntelanger globaler Bemühungen bisher noch nicht nachgewiesen.

Aufbauend auf dem Erfolg von DarkSide-50, der die Verwendung von radioaktivarmem Untergrund-Argon pioneerete, zielt DarkSide-20k darauf ab, eine beispiellose Empfindlichkeit zu erreichen. Der Detektor ist so konzipiert, dass er frei von instrumentellen Hintergründen arbeitet und erwartet wird, eine Empfindlichkeit für den WIMP-Nukleon-Kreuzabschnitt von 7,4 × 10⁻⁴⁸ cm² für einen 1-TeV-WIMP zu erreichen, bei einer Laufzeit von 200 Tonnen-Jahren.

Dr. Balmforth erläuterte den aktuellen Baufortschritt und hob mehrere technologische Innovationen hervor. Dazu gehören die Verwendung von ultraradiositätsarmem, unterirdisch gewonnenem Argon sowie großflächige, kryogene Silizium-Photonen-Detektoren (SiPMs), die mit kompakten, maßgeschneiderten Elektroniksystemen integriert sind. Sie präsentierte auch Ergebnisse aus der Entwicklung und Erprobung der neuartigen SiPM-Systeme.

Das Seminar schloss mit einer Übersicht über das umfassendere physikalische Programm des DarkSide-20k und zeigte dessen Position als Flaggschiff-Experiment in der weltweiten Suche nach Teilchen-Dunkler Materie.