EDELWEISS

Das EDELWEISS Experiment (Expérience de détecter les WIMPs en Site Souterrain) befindet sich, gegen kosmische Myonen abgeschirmt durch 1780m Gestein, im französischen Fréjus-Tunnel. Dort werden 3 kryogene Germanium-Halbleiterzähler einer Masse von je 320g bei einer Temperatur von 17mK betrieben. Aufgrund der kombinierten Auslese der bei einer Wechselwirkung entstandenen Wärme und Ladung (andere Experimente wie CRESST verwenden als Kombination auch Wärme und Szintillationslicht) können Ereignisse der natürlichen Radioaktivität so effizient unterdrückt werden, dass im Messbereich für Kern-Rückstöße durch WIMPs während einer effektiven Messzeit von 30kg-Tagen lediglich 2 Ereignisse registriert wurden, die mit erwartetem Untergrund kompatibel sind (Stand Mitte 2003). Daraus leiten sich die in der Abbildung gezeigten Obergrenzen für den (spin-unabhängigen) Wirkungsquerschnitt von WIMP-Nukleon Wechselwirkung als Funktion der WIMP-Masse ab.

Gezeigt sind ebenfalls der von DAMA favorisierte Parameterbereich wie auch Obergrenzen von anderen Experimenten wie IGEX und CDMS. Mit der von EDELWEISS erzielten Sensitivität kann nicht nur der DAMA-Bereich ausgeschlossen werden, auch erste Teile von Bereichen, die in theoretischen Modellen der Supersymmetrie als mögliche Parameter vorhergesagt werden, können erstmalig experimentell getestet werden. In einer neuen Generation von Experimenten soll die bisher erreichte Sensitivität um mehr als 2 Größenordnungen, also in Bereiche von Wirkungsquerschnitten von 10^-9 Pikobarn (pb=10^-36cm^2) deutlich verbessert werden. Damit werden erstmals große Bereiche theoretischer Vorhersagen experimentell zugänglich. Um dieses Ziel zu erreichen, muss die effektive Messzeit entsprechend gesteigert werden, was durch erheblich mehr Detektormaterial (EDELWEISS-2 bis zu 120 Ge-Detektoren à 320g Masse in einem neuentwickelten 100-Liter-Kryostaten) angestrebt wird.

Aufgrund der enormen Sensitivitäts-Steigerung treten allerdings bisher vernachlässigbare Untergrundquellen in das Blickfeld: Selbst bei einer extrem niedrigen Myonrate von ca. 4Myonen/m^2/Tag im Fréjus-Tunnel, was einer Myonenunterdrückung gegenüber Meeresniveau von 4x10^-7 entspricht, würden unerkannte Neutronen aus tief-inelastischen Streuungen von Myonen an den Materialien in der Umgebung des Detektors den dominanten und die Sensitivität bei etwa 10^-7 pb begrenzenden Untergrund darstellen. Deshalb müssen die Detektoren von einem hermetischen Myonzähler umgeben werden, um möglichen Neutronen-Untergrund durch das aktive Erkennen der die Neutronen produzierenden Myonen zu eliminieren. Aufgrund der massiven Abschirmung der Detektoren mit Kupfer, 20cm dickem Blei und 50cm dickem Polyethylen beträgt die zu überdeckende Fläche des Myonzählers für das EDELWEISS-2 Experiment ca. 140m^2 . Die Datenaufnahme des EDELWEISS-1 Experiments wird Ende 2003 beendet. Danach wird im Jahre 2004 die komplett neu projektionierte Konfiguration der EDELWEISS-2 Phase aufgebaut und Ende 2004/Beginn 2005 mit der Messung der ersten 30 Bolometer begonnen.

Weitere Informationen:

Aus Deutschland beteiligte Institute