XENON1T maakt zich op om donkere materie te detecteren
Vandaag heeft een internationaal samenwerkingsverband van wetenschappers in het ondergrondse Gran Sasso laboratorium in Italië het nieuwe XENON1T-experiment in gebruik genomen. XENON1T is ontworpen om met een ongeëvenaarde gevoeligheid naar donkere materie te zoeken. Het heelal bestaat uit vijf keer zoveel donkere materie dan uit de materie die wij nu kennen, atomen en moleculen. Toch is die mysterieuze donkere materie nog altijd niet direct waargenomen. XENON1T moet hier verandering in brengen, mede dankzij Nederlandse inbreng.
Donkere materie is een van de basisingrediënten van het heelal en al decennialang wordt er in laboratoriumexperimenten naar gezocht. Maar tot nu toe is donkere materie alleen indirect waargenomen, via de zwaartekrachtinteracties die de bewegingen van hemellichamen bepalen. Op basis hiervan verwachten wetenschappers dat donkere materie bestaat uit een nieuw, stabiel elementair deeltje dat tot nu toe aan detectie ontsnapt is. “We verwachten dat er per seconde ongeveer honderdduizend donkere-materiedeeltjes door een oppervlak ter grootte van een duimnagel bewegen,'' zegt Patrick Decowski, programmaleider van de onderzoeksgroep Donkere Materie bij Nikhef, het Nationaal instituut voor subatomaire fysica in Amsterdam. “Het feit dat we ze nog niet hebben waargenomen, vertelt ons dat de waarschijnlijkheid dat de deeltjes tegen atomen in onze detectors aanbotsen zeer klein is en dat we gevoeligere experimenten nodig hebben om de vingerafdrukken van dit deeltje te vinden. XENON1T is zo’n experiment.“
Ondergronds laboratorium
XENON1T bevindt zich in het Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italië, een van de grootste ondergrondse laboratoria ter wereld. "We doen onze experimenten in een watertank, 1.400 meter onder de grond, omdat we alleen donkere materie willen meten, en geen andere soorten straling. De massieve rotsen en het water schermen de gevoelige apparatuur af," aldus Decowski. Zijn naam dankt XENON1T aan het edelgas xenon waarmee het instrument gevuld is. Een botsing tussen donkere materie en xenon resulteert in een minuscule lichtflits. Met 248 uiterst gevoelige lichtsensoren gaat naar zulke lichtflitsen gezocht worden.
Gevoeligste ter wereld
Als XENON1T eenmaal volledig operationeel is, zal het het gevoeligste donkere-materie experiment ter wereld zijn. Het Nederlandse Nikhef-team was onder andere verantwoordelijk voor de trillingvrije ophanging van het 'vat' met xenon, voor de data-acquisitie- en de data-analysesoftware. "Het experiment kan in de toekomst nog nauwkeuriger gemaakt worden. We doen onze uiterste best om het mysterie van donkere materie eindelijk te ontrafelen." Aan de realisatie van het experiment is vijf jaar gewerkt door twintig onderzoeksgroepen uit tien landen. XENON1T, met een totale massa van 3.500 kg is de derde generatie instrument van het XENON-project dat 15 jaar geleden begon met een detector van 3 kg. XENON1T volgt XENON100 op, dat tot 2013 's werelds meest gevoelige donkerematerie-detector was. De eerste resultaten van XENON1T worden begin 2016 verwacht.
Over de XENON-collaboratie
Nikhef is een van de instituten die deelneemt in het internationale XENON-samenwerkingsverband, die bestaat uit twintig onderzoeksgroepen uit Nederland, de Verenigde Staten, Duitsland, Italië, Zwitserland, Portugal, Frankrijk, Israël, Zweden en Abu Dhabi. Website
Over Nikhef
Het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) verricht onderzoek op het gebied van deeltjes- en astrodeeltjesfysica. Nikhef coördineert de Nederlandse inbreng in grote internationale experimenten. Het instituut is een samenwerkingsverband tussen de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) en vier universiteiten: de Radboud Universiteit, de Universiteit van Amsterdam, de Universiteit Utrecht en de Vrije Universiteit Amsterdam. FOM maakt deel uit van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Nikhef is gevestigd op het Amsterdam Science Park.
Meer informatie
• Afdeling Wetenschapscommunicatie van Nikhef: Melissa van der Sande – (020) 592 20 75.
• Programmaleider van de onderzoeksgroep Donkere Materie bij Nikhef: Prof.dr. Patrick Decowski – (020) 592 21 45.
• Website van het ondergrondse laboratorium in Gran Sasso.
• Website van de Nikhef-onderzoeksgroep Donkere Materie.
• Professor Laura Baudis, verbonden aan de Physik Institut van de Universiteit van Zürich en onderzoeker bij XENON1T spreekt tijdens Physics@FOM Veldhoven (19 en 20 januari 2016) over o.a. haar onderzoek bij het samenwerkingsverband. Meer informatie.
(Grotere versies van de foto's kunnen opgevraagd worden.)