[Research] Premiers résultats de recherche WIMP du XENONnT

La collaboration XENON
Institut Kobayashi-Maskawa pour l’origine des particules et de l’univers, Université de Nagoya (KMI)
Institut de recherche environnementale espace-terre, Université de Nagoya (ISEE)
Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers, Université de Tokyo (Kavli IPMU)
Institut de recherche sur les rayons cosmiques, Université de Tokyo (ICRR)
École supérieure des sciences, Université de Kobe

Scientifiques de la collaboration internationale XENON, un groupe expérimental international comprenant l’Institut Kobayashi-Maskawa pour l’origine des particules et l’univers (KMI), Université de Nagoya ; l’Institut de recherche sur l’environnement espace-terre (ISEE) de l’Université de Nagoya ; l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers (Kavli IPMU), l’Université de Tokyo ; l’Institut de recherche sur les rayons cosmiques (ICRR) de l’Université de Tokyo ; et la Graduate School of Science de l’Université de Kobe, ont annoncé aujourd’hui les premiers résultats de recherche de matière noire WIMP de XENONnT, le dernier détecteur du programme XENON Dark Matter. La collaboration XENON a signalé de nouvelles limites sur l’interaction des WIMP avec la matière ordinaire, ce qui a considérablement amélioré les limites précédentes signalées par l’expérience précédente, le XENON1T, en 2018. Ce résultat a été présenté lors du colloque spécial du numéro spécial de L’Aqiula Joint Astroparticule Collloquia , le 22:30 2023/03/22 Heure normale du Japon.

Pour plus de détails, veuillez visiter communiqué de presse de XENON Collaboration

De l’Université de Nagoya, professeur. Yoshitaka Itow (KMI, ISEE, IAR), professeur associé. Shingo Kazama (KMI) et la bourse de recherche JSPS pour jeunes scientifiques (PD) Masatoshi Kobayashi (ISEE) sont impliqués dans la collaboration.

Le professeur Kazama, qui a dirigé l’analyse des données en tant que coordinateur de l’analyse, a commenté ;

Je suis heureux de livrer les résultats sur la recherche WIMP qui est notre objectif principal en physique. Le détecteur XENONnT a dû fonctionner avec un champ électrique très faible par rapport à la valeur de conception en raison d’un problème avec l’électrode cathodique, qui a grandement affecté l’identification des particules, l’une des forces de TPC, et il a fallu plus de temps que prévu pour comprendre la réponse du détecteur. Cela a grandement affecté l’identification des particules, qui est l’un des points forts de TPC, et il nous a fallu plus de temps que prévu pour comprendre la réponse du détecteur.

Les statistiques obtenues cette fois ne représentent encore que 1/20 de notre objectif, et nous avons l’intention d’apporter diverses améliorations telles que la réparation des électrodes et l’ajout de gadolinium au détecteur de neutrons veto pour atteindre une plus grande sensibilité dans la recherche à l’avenir. Mon rôle en tant que chef du groupe d’analyse se termine ici avec les résultats de la recherche WIMP, et je vais maintenant me concentrer sur la réalisation de la future expérience DARWIN, qui est mon futur plan, pour élucider la nature de la matière noire et la physique derrière il.

(Shingo KAZAMA, professeur associé/KMI)

Le Dr Kobayashi, qui était sur place pour l’assemblage du détecteur en Italie depuis la pandémie de COVID-19 en 2020 et a été responsable du fonctionnement du détecteur et de l’acquisition de données en tant que coordinateur de course, et en particulier en tant qu’expert du système de distillation au xénon, a commenté ;

Nous avons finalement rapporté les résultats de la recherche WIMP, notre cible physique la plus importante. Malheureusement, cela n’a pas abouti à la découverte des WIMP, mais nous avons pu poursuivre l’expérience même face à la pandémie mondiale et obtenir des limites qui améliorent considérablement celles de l’expérience précédente XENON1T.

Je suis moi-même très heureux d’avoir pu y contribuer, notamment en termes de construction et de mise en service du détecteur et d’acquisition de données physiques. Comme mentionné dans le communiqué, XENONnT continue d’acquérir des données en réduisant encore le bruit de fond du détecteur. Nous continuerons à analyser les données et à améliorer le détecteur pour révéler des phénomènes physiques inconnus tels que les propriétés de la matière noire et des neutrinos.

(Masatoshi KOBAYASHI, Bourse de recherche JSPS pour jeunes scientifiques, PD/ISEE)

La collaboration XENON est un groupe expérimental international comprenant l’Université de Nagoya, l’Université de Tokyo et l’Université de Kobe au Japon.
Des groupes japonais contribuent au système de veto à neutrons à base d’eau chargée de gadolinium cherenkov initialement développé par le groupe Super-Kamiokande; le système de purification du xénon liquide avec l’expérience de l’expérience XMASS ; et l’analyse des données en tant que l’un des coordonnateurs de l’analyse.

*Our research related to XENON1T and XENONnT experiments are supported by: JSPS Kakenhi (18H03697, 18KK0082, 19H05802, 19H05805, 19H00675, 19H01920, 21H05455, 21H04466, 22H00127) , JSPS Core-to-Core program (JPJSCCA20200002), and JST FOREST JPMJFR212Q .

Détails du papier

• Titre : Première recherche de matière noire avec des reculs nucléaires de l’expérience XENONnT
• Auteur : Collaboration XENON
• Préimpression : xenonexperiment.org (Soumis aux lettres d’examen physique, apparaîtra sous peu sur arxiv.org)

Glossaire

Collaboration XÉNON

Une alliance internationale composée d’environ 180 chercheurs de 27 institutions dans 12 pays et régions, principalement en Europe, aux États-Unis et au Japon. Les institutions du Japon comprennent l’Université de Nagoya, l’Université de Tokyo et l’Université de Kobe.

Particule massive à faible interaction (WIMP)

En tant que l’un des candidats à la matière noire subatomique, elle est considérée comme une particule encore inconnue dont l’interaction avec la matière est très faible et ayant une masse importante. Leurs masses, interactions ou autres propriétés détaillées ne sont pas connues. L’un des principaux candidats est une particule supersymétrique prédite par un modèle standard supersymétrique de la physique des particules.

Analyse en aveugle

Une des méthodes d’analyse des données pour éliminer tout biais inconscient. Les données observées dans la région d’intérêt sont masquées jusqu’à ce que tous les outils d’analyse soient entièrement prêts.