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HK: Fachverband Physik der Hadronen und Kerne

HK 68: Astroteilchenphysik IV

HK 68.5: Vortrag

Freitag, 25. März 2011, 15:00–15:15, HS3

Hochsensitive Krypton-Analytik für das Dunkle Materie Experiment XENON — •Sebastian Lindemann, Hans Richter und Hardy Simgen — Max-Planck-Institut für Kernphysik

Die XENON-Experimente wollen mit einer Flüssig-Xenon gefüllten TPC (Time Projection Chamber) schwere, schwach wechselwirkende Teilchen (WIMPs) nachweisen – ein möglicher Kandidat für die Dunkle Materie. Überträgt innerhalb der TPC ein solches WIMP in einem Stoß genügend kinetische Energie auf einen Xenon-Kern, so führt dies zu einem nachweisbaren Szintillations- und Ionisationssignal im Detektor.

Das radioaktive Edelgasisotop ⁸⁵Kr mit seinen 10.8 Jahren Halbwertszeit kann in der TPC ein solches WIMP-Signal vortäuschen. Die Spezifikation des Krypton-Xenon-Verhältnises für den XENON100-Detektor liegt bei einigen hundert ppt (parts-per-trillion), für den XENON1T-Detektor der nächsten Phase des Experiments sogar bei wenigen ppt. Dies entspricht einer tolerierbaren Obergrenze von etwa 10 ⁸⁵Kr-Atomen pro Mol Xenon.

Nach einer kurzen Einführung in die ⁸⁵Kr-Problematik des Dunkle Materie Experiments XENON werde ich in meinem Vortrag von einem gaschromatographischen Krypton-Xenon-Trennverfahren in Kombination mit einem Edelgas-Massenspektrometer berichten, das eine Analytik mit ppt-Sensitivität ermöglicht.