Patrick Decowski

Onzichtbare Deeltjes uit het Heelal
De Jacht op het
Donkere Materie Deeltje
Patrick Decowski
[email protected]
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
1
Draaisnelheid v.d. Ster
Gemeten
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
Verwacht
Afstand Ster tot Centrum
2
Geen Donkere Materie
Mét Donkere Materie
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
3
?
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
4
Wat is het donkere materie deeltje?
• Eigenschappen van DM:
• Kan niet geladen zijn, anders zou het
zichtbaar zijn
• Moet massa hebben, maar niet te licht
• Moet stabiel zijn, niet vervallen
• Wisselwerkingen met andere deeltjes
klein
Standaard Model
u
c
t
d
s
b
νe
νμ
ντ
e
μ
τ
•…
Géén van de deeltjes in het Standaard Model voldoen!
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
5
Nieuwe subatomaire deeltjes nodig
Subatomaire schaal
u
c
t
ɣ
d
s
b
g
νe νμ ντ
Z
μ
W
e
τ
Astronomische schaal
H
Het standaard model is niet compleet
en heeft een uitbreidingen nodig
b.v. Supersymmetry (SUSY)
→Voorspellen nieuwe
subatomaire deeltjes
DM deeltje nodig
?
“WIMP miracle”:
Geeft de juiste
hoeveelheid DM!
Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs)
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
6
Meer dan 1 miljard donkere materie deeltjes
gaan er elke seconde door je heen!
Zichtbaar
sterrenstelsel
27000 lichtjaar
Zon
Donker Materie
Deeltje
Atoom Kern
in Laboratorium
v=220 km/s
v=0 km/s
WIMP
Elastische Botsing
Wolk van
Donkere Materie
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
7
Hoe ziet een DM detector er uit?
xenon gas
xenon
vloeistof
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
8
Radioactieve Achtergrond
• Meest belangrijke achtergrond is natuurlijke radioactiviteit
• Onderdrukking van radioactiviteit zeer belangrijk!
• Afgelopen jaren (XENON100) →1 event/(kg yr)
• Dit jaar (XENON1T) → 1 event/(ton yr)
• Ter vergelijking: bananen hebben een activiteit van
15 Bq/banaan
•
→ 3x109 event/(kg yr)
•Heel schoon materiaal en afscherming nodig
Één van de minst radioactive plekken op aarde!
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
9
Kosmische stralen
neutronen
Donkere Materie
Detector
β
ɣ
μ
Natuurlijke
radioactiviteit
Patrick
Decowski
Patrick
Decowski
- UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
10
Ondergrondse laboratoria waar
donkere materie onderzoek wordt
bedreven
Boulby
DUSEL
SNOLab
WIPP
Frejus (LSM)
Kamioka
Gran Sasso (LNGS)
Minimaal 1000m rots nodig
dan wordt het aantal μ’s met 105 gereduceerd
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
11
XENON1T
11/29/09
Patrick Decowski
- UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
Katsushi Arisaka, UCLA
18
12
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
13
XENON1T
• Nu in Gran Sasso een nieuwe
detector aan het bouwen
• Van 160kg Xe → 3.4t Xe
• 100x gevoeliger dan voorganger
(XENON100):
• s’werelds meest gevoelige donkere
materie detector!
• Eerste gegevens eind 2015 verwacht
Patrick Decowski - Nikhef/UvA
Sunday, October 4, 15
14
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
15
Patrick Decowski - UvA/Nikhef
Sunday, October 4, 15
16