Rückschlag für die Suche nach den Teilchen der Dunklen Materie: Der im Jahr 2020 vom XENON1T-Detektor registrierte Signal-Überschuss stammte offenbar nicht von Dunkler Materie, sondern von einem Hintergrundeffekt, wie nun systematische Nachmessungen mit zwei verschiedenen Detektoren belegen. Damit sind Spekulationen über neuartige Teilchen als Signal-Urheber vorerst widerlegt. Die neuen, präziseren Messungen engen zudem den Raum für die lange gesuchten Dunkle-Materie-Teilchen weiter ein.
Noch immer ist ungeklärt, woraus die Dunkle Materie besteht. Nicht einmal über den Suchbereich und die Masse der potenziellen Dunkle-Materie-Teilchen herrscht Einigkeit. In Frage kommen schwere „Weakly Interacting Massive Particles“ (WIMPs) ebenso wie leichtere Axionen oder sterile Neutrinos. Gefunden wurde bisher aber nichts davon. Umso spannender war ein Signal-Überschuss, den der Detektor XENON1T im Jahr 2020 registrierte. Physiker aus aller Welt spekulierten darüber, welche „neue Physik“ hinter diesem Effekt stecken könnte.
Nachfolge-Detektor mit höherer Präzision
Um dem rätselhaften Signal weiter nachzugehen, haben Physiker der XENON-Kollaboration Messungen mit dem Nachfolge-Experiment des XENON1T-Detektors im gleichen Energie- und Massebereich durchgeführt. Der Nachweis potenzieller Teilchen erfolgt über das schwache Tscherenkow-Licht, dass bei der Kollision mit einem Xenon-Atom im Messtank tief unter dem Gran-Sasso-Massiv in den italienischen Alpen freigesetzt wird.
Bei XENONnT enthält der Messtank knapp sechs Tonnen flüssiges Xenon – fast doppelt so viel wie bei seinem Vorgänger. Verbesserte Photodetektoren und Kalibrierungsalgorithmen sorgen zudem dafür, dass das „Hintergrundrauschen“ auf ein Fünftel der früheren Werte reduziert wurde, wie die Physiker berichten. In ihrer aktuellen Messkampagne testeten sie zudem gezielt, inwieweit solare Neutrinos, Tritium-Verunreinigungen des Xenons oder andere Störeffekte das rätselhafte XENON1T-Signal verursacht haben könnten.
