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Erste direkte Einschränkungen an sehr leichte Dunkle Materie gesetzt

In einer neuen Studie, durchgeführt von Josef Pradler vom HEPHY gemeinsam mit Kollegen vom Perimeter Institute, der University of Victoria und der Tsinghua University, werden erstmals direkte Limits an Dunkle Materie unterhalb eines Vielfachen der Elektronenmasse durch ihre Streuung an Elektronen in direkten Detektionsexperimenten gesetzt.

 

Die Sensitivitaet direkter Detektionsexperimente zu kleineren dunkle Materie Massen zu erweitern, ist eine der zur Zeit am aktivst verfolgten Richtungen auf dem Gebiet der experimentellen Astroteilchenphysik. So konnte zum Beispiel das CRESST Experiment, an dem das HEPHY beteiligt ist, erstmals die Existenz dunkler Materie unterhalb der GeV-Massenskala durch Kernrückstösse testen. Geht man zu sehr leichter dunkler Materie (MeV-Massenskala), würde man sich aus energetischen Gründen überhaupt kein Signal in zur Zeit operierenden Experimenten erwarten. Wie am HEPHY tätige Theoretiker jedoch in einer Studie in den Physical Review Letters nun zeigen, kann dunkle Materie, bevor es den Detektor erreicht, im Inneren der Sonne durch Streuung an heissen Elektronen auf höhere Energien beschleunigt werden. Ein Bruchteil dieser beschleunigten dunkle Materieteilchen wird Richtung Erde freigesetzt, wo sie durch ihre ionisierende Wirkung in Xenon-Experimenten schliesslich nachgewiesen werden koennen.  Die Sonne als Teilchenbeschleuniger—beschleunigerbasierte Teilchenphysik. Ganz in der Tradition des HEPHY.

Link zum Papier: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.141801