Decoding the Darkness: Wissenschaftler*innen diskutieren am KIT über das DELight-Experiment

Am 21. Februar 2024 fand am Institut für Experimentelle Teilchenphysik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein wissenschaftliches Treffen statt, an dem theoretische und experimentelle Physiker*innen des KIT, der Universität Heidelberg und der Universität Freiburg teilnahmen. Die Tagesordnung? Die Geheimnisse der dunklen Materie mit Hilfe von supraflüssigem Helium und magnetischen Mikrokalorimetern (MMCs) als Quantensensoren zu enträtseln. DELight plant, hochempfindliche Detektoren einzusetzen, um nach leichter dunkler Materie mit Massen im GeV-Bereich zu suchen, einem theoretischen Kandidaten für dunkle Materie. Es wird angenommen, dass diese Teilchen nur durch eine unglaublich schwache Kraft mit gewöhnlicher Materie wechselwirken, was ihren Nachweis zu einer enormen Herausforderung macht.

Die theoretischen Physiker*innen R. Gabriel und F. Kahlhoefer begannen das Treffen mit einer Diskussion über den Migdal-Effekt in Helium - eine noch nicht beobachtete Wechselwirkung, die bei künftigen Experimenten sorgfältig berücksichtigt werden muss. Die Gruppe von etwa 15 Wissenschaftler*innen erörterte dann den Stand der vorbereitenden Studien und Laborprototypen, die erforderlich sind, bevor ein erster Prototyp entworfen werden kann, der tatsächlich auf einen Parameterraum von Eigenschaften der Dunklen Materie empfindlich ist, der in der Vergangenheit nicht erforscht wurde.

Eine Gruppe von DELight-Wissenschaftlern hat kürzlich eine Analyse eines MMC-Prototyps veröffentlicht, der eine Auflösung von 1,25 eV erreicht, d. h. er kann Röntgenstrahlen unterscheiden, die sich in ihrer Energie um weniger als 0,02 % unterscheiden. Dies ist die beste Auflösung, die jemals für energiedispersive Detektoren für weiche und mittelharte Röntgenstrahlung berichtet wurde (Phys. Rev. D 109, 043035 (2024)).

Kontakt: Prof. Torben Ferber, Prof. Markus Klute