Direkte Suche nach Dunkler Materie mit dem XENON100-Experiment und ultrareines Xenon

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Das XENON100-Experiment sucht direkt nach Teilchen der Dunklen Materie mit einer 2 Phasen Xenon-TPC im Gran Sasso Untergrundlabor. Aufgrund des 170 kg schweren Targets hat es schon während der Inbetriebnahme nach 11 effektiven Messtagen eine höhere Empfindlichkeit auf leichte WIMP-Massen als alle übrigen Experimente erreicht. Mit der eigentlichen Datennahme soll die Empfindlichkeit nochmal um über eine Größenordnung auf Wirkungsquerschnitte bis hinunter zu 2•10−45 cm2 gesteigert werden. Ein entscheidender Punkt für die Qualität des Experiments ist die Reinheit des Xenon-Targets, da zum einen die durch WIMP-Wechselwirkung entstehenden Elektronen über bis zu 60 cm im flüssigen Xenon in die Xenon-Gasphase gedriftet werden müssen und zum anderen eine Verunreinigung mit Krypton und damit mit dem radioaktiven Isotop 85Kr oberhalb eines Niveaus von 50 ppt vermieden werden muss. Mit diesem Projekt soll das Gasreinigungssystem durch einfache Erweiterungen für den Langzeitbetrieb tauglich gemacht und verbessert werden sowie die Reinigungsmethoden weiterentwickelt werden. Weiterhin sollen wichtige Beiträge zur Datennahme und -auswertung insbesondere im Hinblick auf systematische Unsicherheiten (Driftlänge, 85Kr-Untergrund, Lichtsammeleffizienz) geleistet werden.