Em 2013, as actividades do LIP na área da detecção directa de matéria escura vão continuar com a participação na experiência Large Underground Xenon (LUX).
A experiência LUX constitui um passo decisivo na procura da matéria escura na forma de “Weakly Interacting Massive Particles” (WIMPs). LUX utiliza um detector de xénon de duas fases, técnica bem comprovada pelas experiências ZEPLIN e XENON, introduzindo, no entanto, avanços cruciais relativamente a estas duas experiências, como por exemplo, um aumento muito significativo da massa de xénon (350 kg comparada com 6,5kg e 100 kg em ZEPLIN-III e XENON, respectivamente), avanços nas técnicas de blindagem e de criogenia, redução do fundo de radiação residual, o que permite melhorar a sensibilidade para ~2×10^-10 pb para 100 GeV/c^2 após uma aquisição de dados de 300 dias efetivos). Esta sensibilidade vai permitir testar muitas extensões do Modelo Standard que preveem a existência de WIMPs e no caso de os detector vai permitir acumular um número significativo de eventos (15 eventos no intervalo de energia de 5 a 25 kVnr, assumindo uma secção eficaz de 10^-9 pb para 100 GeV/c2).
Para além da sua muito elevada sensibilidade e do seu consequente potencial para detectar WIMPs, LUX serve também de “balão-de-ensaio” de tecnologias necessárias à próxima geração de detectores de WIMPs: 1) Utilização de fotomultiplicadores maiores e com menor radioactividade; 2) Um sistema criogénico que utiliza termosifões que permite arrefecer o detector de forma compacta e muito eficiente; 3) crióstato e detector em titânio de baixa radioactividade; 4) imersão do crióstato num tanque de água ultra-pura, equipado com fotomultiplicadores, em vez das blindagens de chumbo e de polietileno habitualmente utilizadas; 5) Fontes de calibração gasosas (Kr-83m e H-3) introduzidas diretamente no xénon.

A Colaboração LUX é constituída por 14 instituições de 3 países (EUA, Portugal e UK), num total de cerca de 70 indivíduos. O LIP é membro da colaboração LUX desde Dezembro de 2010.

De Novembro de 2011 a Fevereiro 2012, nas instalações de superfície do complexo de Stanford - o Sanford Research Facility (SURF), em Homestake, SD, EUA - validaram-se individualmente os vários sub-sistemas e a sua integração na experiência. Durante estes testes o detector esteve imerso num tanque de água para reduzir o efeito dos raios cósmicos. Alguns componentes da experiência LUX envolvem novas soluções técnicas que beneficiaram destes testes em condições muito próximas das finais. É o caso da técnica de arrefecimento, da circulação de gás, dos sistemas de purificação, dos sistemas de controlo e de segurança, da aplicação de alta tensão ao cátodo, ânodo e grelhas do detector, e do sistema de aquisição de dados. Um segundo objetivo destes testes de superfície, com o detector numa configuração muito próxima da final, era permitir uma avaliação preliminar do desempenho do detector e dos sistemas auxiliares.

Em Julho de 2012, experiência LUX foi transportada para o laboratório subterrâneo de SURF. A instalação e integração de todos os subsistemas no laboratório subterrâneo começou de imediato, tendo ficado finalizada em Dezembro de 2012. No ínicio de Janeiro irá iniciar-se o teste do detector cheio de xénon gasoso, ao que se seguiu o seu arrefecimento. Após a condensação do xénon no alvo estar finalizada (o que se espera que aconteça no final de Fevereiro), iniciar-se-á uma campanha de purificação xénon até se obter o nível de impurezas desejável (pretende-se alcançar uma vida média dos electrões livres de pelo menos 0.2 ms, resultado obtido nos testes de superfície). O detector será então calibrado com fontes radioactivas, internas e externas, emissoras de radiação gama e de neutrões.

LUX planeia realizar uma primeira tomada de dados durante 60 dias e publicar os resultados (ou comunicá-los publicamente) durante o ano de 2013. O objectivo desta tomada de dados é obter um exposição que permita melhorar o actual limite superior para a secção eficaz de interacção independente do spin entre WIMPs e nucleões para massas dos WIMPs superiores a 10 GeV/c2

LUX é o maior detector de duas-fases de xénon a ser usado numa experiência de matéria escura.

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