O Grupo de Matéria Escura do LIP participa na experiência LUX desde 2010 e é membro fundador da colaboração internacional LUX-ZEPLIN (LZ). Estas duas experiências procuram matéria escura sob a forma de WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Os detectores são TPCs (Time Projection Chambers) de xénon de duas fases, nos quais se espera observar sinal da interação de WIMPs.

LUX (Large Underground Xenon) é uma experiência cuja tomada de dados já terminou. Baseada numa TPC com 250 kg de xenon, publicou limites na secção eficaz de dispersão nucleão-WIMP independente do spin, na região de massas 5-1000 GeV, que forma por três vezes recordes mundiais. A análise dos dados científicos e de calibração acumulados por LUX continuou mesmo após o fim da tomada de dados em 2017, resultando em mais de 20 artigos já publicados ou em preparação. Estes abrangem uma grande variedade de tópicos, incluindo a pesquisa de axiões, partículas de matéria escura  com massas inferiores ao GeV, decaimentos raros de isótopos do xénon, técnicas inovadoras de calibração,  vários aspectos da física do xénon como meio de detecção, e o desempenho do detector.

LUX-ZEPLIN (LZ) é uma experiência de detecção directa de matéria escura de segunda geração que será instalada no nível dos 4850 pés de profundidade na Sanford Underground Research Facility (SURF) em Lead, Dakota do Sul, EUA. O detector LZ terá uma massa activa de 7 toneladas de xénon purificado, numa TPC de fase dupla para procurar sinais de WIMPs. Com uma massa fiducial de 5.6 toneladas e um período de tomada de dados previsto de cerca de 1000 dias, a sensibilidade projectada para a seção eficaz independente do spin é de 1.6 x 10^-48 cm² para uma massa dos WIMPS de 40 GeV, cerca de 50 vezes melhor que o melhor limite actual. Os componentes de LZ começaram a chegar a SURF em 2018, e o detector e os sistemas auxiliares começaram a ser montados. A instalação subterrânea da LZ está prevista para 2019 e a preparação para a tomada de dados deve começar no início de 2020. Em paralelo com a construção e instalação do detector, está em curso uma intensa atividade de simulação, I&D de ferramentas de análise de dados, sua implementação e validação.

Fotos

Responsável de Grupo:  

Isabel Lopes

isabel@coimbra.lip.pt