Das DARWIN Experiment (DARk matter WImp search with liquid xenoN) Experiment wird als Spurendriftkammer (time projection chamber, TPC) konzipiert, die für den direkten Nachweis dunkler Materie eingesetzt wird. Mit einem aktiven Target von 40-Tonnen-Flüssigxenon in Verbindung mit einer Umgebung äußerst geringem Hintergrund wird DARWIN in der Lage sein, eine nie dagwesene Sensitivität auf spinunabhängigen WIMP-Kernstreuung zu erreichen, sowie mehrere andere wissenschaftliche Kanäle zu erforschen.

 

Die zweiphasige Spurendriftkammer ist ein zylindrisches Volumen, das eine Schicht aus gasförmigem und eine Schicht aus flüssigem Xenon enthält. Die obere und die untere Ebene des zylindrischen Volumens sind mit Fotosensoren bedeckt, die Ereignisse im Detektor aufzeichnen. Wenn Energie im flüssigen Xenon deponiert wird, wird sowohl Szintillationslicht als auch Ionisierung erzeugt. Das Licht wird sofort von den Fotosensoren gemessen und als "S1"-Signal aufgezeichnet. Die Elektronen werden mit Hilfe eines elektrischen Feldes durch die Driftkammer geleitet, bis sie die Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Gas erreichen. An diesem Punkt wird ein stärkeres elektrisches Feld angelegt, um die Elektronen durch das gasförmige Xenon zu extrahieren und zu beschleunigen, wodurch sekundäres Szintillationslicht entsteht, das als "S2"-Signal aufgezeichnet wird. Das Verhältnis zwischen dem S1- und dem S2-Signal wird zur Unterscheidung zwischen Elektronen-Rückstoß- und Kern-Rückstoß-Wechselwirkung verwendet.

 

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