Das CRESST-Experiment (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers - Suche nach seltenen Ereignissen mit supraleitenden Thermometern) ist ein hochmodernes Experiment zum direkten Nachweis dunkler Materie mit kryogenen Detektoren. CRESST zielt auf den Nachweis von Teilchen aus dunkler Materie ab, insbesondere von sogennaten WIMPs ("Weakly Interacting Massive Particles"). Dazu werden szintillierende Kristalle verwendet, die in der Standardkonfiguration aus Kalziumwolframat (CaWO₄) hergestellt und bei Millikelvin-Temperaturen betrieben werden. Dieser Versuchsaufbau ermöglicht die präzise Messung der Energie, die durch potenzielle Wechselwirkungen mit dunkler Materie freigesetzt wird.

 

Die CRESST-Detektoren sind mit supraleitenden Übergangskantensensoren (TES) ausgestattet, die sowohl Phonon- (Wärme) als auch Szintillationslichtsignale messen, die durch Teilchenwechselwirkungen innerhalb der Kristalle entstehen. Dieser Ansatz mit zwei Signalen hilft bei der Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von Wechselwirkungen und erhöht so die Empfindlichkeit des Experiments für potenzielle Signale dunkler Materie.

 

Jedes CRESST-Detektormodul besteht aus einem ~25g CaWO₄-Kristall, der mit einem Lichtdetektor verbunden ist. Wenn ein Teilchen mit dem Kristall in Wechselwirkung tritt, erzeugt es eine geringe Menge an Wärme und Szintillationslicht. Die Wärme wird von dem TES gemessen, während das Licht von einem separaten Lichtdetektor erfasst wird. Das Verhältnis zwischen Phononen- und Lichtsignal hilft bei der Unterscheidung zwischen Kernrückstößen (mögliche Wechselwirkungen mit dunkler Materie) und Elektronenrückstößen (Hintergrundereignisse).

 

Das CRESST-Experiment befindet sich im Gran Sasso Untergrundlabor (LNGS) in Italien und profitiert von den tief unter der Erde gelegenen Laborhallen, durch die Hintergrundereignisse der kosmischen Strahlung erheblich reduziert werden. Diese Umgebung mit reduziertem Hintergrund in Verbindung mit der hohen Empfindlichkeit der kryogenen Detektoren ermöglicht es CRESST, neuen Parameterraum bei der Suche nach dunkler Materie zu erforschen.

 

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