Afgekeurde signalen uit de ondergrondse XENON-detector in Italië vormen de grondstof voor een nieuwe speurtocht naar donkere materie. Nikhef-onderzoekers Marieke Postma en Auke-Pieter Colijn krijgen een NWO Klein-subsidie om het afval van XENON nader te onderzoeken.
Dat heeft wetenschapsfinancier NWO deze week bekend gemaakt. Het voorstel van de twee onderzoekers, UvA-hoogleraar Colijn als experimentator en Postma als theoreticus, was een van de vijftien gefinancierde projecten.
Nikhef is een van de hoofdpartners in het internationale XENON-project in Gran Sasso, Italië. Dat staat een kilometer ondergronds om het af te schermen tegen gewone kosmische straling. In theorie kunnen donkere-materiedeeltjes wel zo diep doordringen.
Donkere materie geldt als een van de grootste raadsels van de natuurkunde. In de deeltjestheorie is er ruimte voor hypothetische deeltjes die naast de bekende deeltjes kunnen bestaan. Tegelijk zien astronomen overal aanwijzingen voor meer zwaartekracht dan van de zichtbare materie van sterren en nevels te verwachten zou zijn. De onzichtbare component wordt donker genoemd.
Fysici proberen deeltjes te vinden die die donkere materie zouden kunnen vormen. De XENON-detector is een apparaat om een bepaald type deeltjes van donkere materie, zogeheten WIMPs te vinden. De detector bestaat uit een vat vloeibaar xenon. Als een donkere-materiedeeltje een xenon-atoom raakt zendt dat bij de botsing een lichtflitsje uit, plus elektronen.
In de XENON-detector wordt met lichtdetectoren en elektrische sensoren gelet op signalen waarbij eerst een lichtsignaal uit de donkere tank komt en daarna nog een elektrische puls. Alle gebeurtenissen die maar een van beide signalen hebben, worden als niet serieuze waarnemingen afgeschreven. De ruwe metingen worden echter wel bewaard.
Colijn en Postma denken dat de afgedankte gebeurtenissen mogelijk toch aanwijzingen voor donkere materie kunnen bevatten. Ze gaan de afgeschreven waarnemingen opnieuw analyseren, met nieuwe technieken.
Tot nog toe heeft geen enkele detector in de wereld harde aanwijzingen voor deeltjes donkere materie gevonden. Wel hebben de experimenten al veel eigenschappen van zulke deeltjes uitgesloten. Dat geldt ook voor XENON, dat momenteel wordt vergroot naar een experiment dat XENONnT wordt genoemd en dat een paar duizend kilo vloeibaar xenon zal bevatten. Colijn is technisch coördinator van die upgrade.
