à procura da matéria que ainda
não vemos e que é muito mais
do que aquela que vemos
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
Matéria Negra
A velocidade de rotação de estrelas e galáxias
indicam a presença de grande quantidade de
massa que não é visível
74% energia negra
22% matéria
negra
WIMPs ?
(Weakly Interacting
Massive Particles)
0.5% estrelas
3.5% He, H gás
Lisboa,13/4/07
4% átomos
Isabel Lopes
Detecção de WIMPs
WIMP colide com
um núcleo do meio detector
WIMP
núcleo recebe energia
núcleo
WIMP
detector
SINAL
Lisboa, 13/4/07
núcleo transfere energia
para os átomos do meio detector
produzindo
electrões
livres
luz
aumento de
temperatura
Isabel Lopes
Alguns problemas ....
WIMPs têm uma probabilidade MUITO BAIXA
de colidirem com os núcleos
Taxa de contagem MUITO BAIXA:
>1 interacção/dia por 10 kg de massa no detector
SOLUÇÃO:
Construir detectores com
MASSA ELEVADA e com EFICIÊNCIA ELEVADA
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
Mais problemas ....
Existem muitas partículas com origem
na radiação cósmica
nos materiais radioactivos naturais
em actividades humanas
que vão também produzir sinais no detector (i.e. RUÍDO)
Como distinguir os WIMPs
entre tanto ruído?
detector
Lisboa, 13/4/07
É necessário diminuir o ruído!
Isabel Lopes
Como diminuir o “ruído”?
Fazer a experiência num
subterrâneo
Radiação cósmica
é absorvida na rocha
WIMPs atravessam a
rocha e podem chegar
até ao detector
e usar materiais de muito
baixa radioactividade
Lisboa, 13/4/07
1100 m
DETECTOR
Laboratório
subterrâneo
Isabel Lopes
Experiências de Detecção
Directa de Matéria Negra no Mundo
PICASSO
CLEAN
DEAP
ZEPLIN
DRIFT
EDELWEISS
SIMPLE
XMASS
ELEGANT
LIF
ORPHEUS
CDMS
LIP
desde 2000
ROSEBUD
IGEX-DM
ANAIS
CREST
CUORICINO
DAMA
XENON
GENIUS
LIBRA
e mais estão a ser preparadas (WARP, ArDM, CUORE, etc)
Lisboa, 13/5/07
Isabel Lopes
Laboratório subterrâneo na Mina de Boulby (UK)
1.1 km de profundidade (2.8 km w.e.)
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
O Programa ZEPLIN
detectores de xénon líquido cada vez
maiores e com melhor separação
sinal/ruído
✓ZEPLIN I – finalizado/publicado
✓ZEPLIN II – primeiros resultados em pre-print
• ZEPLIN III –em instalação na mina de Boulby
já foi testado à superfície (ICL)
• O futuro – detectores maiores (~ 1 ton)
detectores multi-módulos
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
ZEPLIN III Collaboration
• 6 investigadores seniores
• 1 investigador de pós-doutoramento
• 2 estudantes de doutoramento
• 1 estudante de mestrado
• 1 licenciado
• 2 técnicos
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
Montagem do detector ZEPLIN III
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
Participação do LIP:
• Testes do ZEPLIN III à superfície
• Instalação do ZEPLIN III na Mina
• Desenvolvimento do software para
monitorização e control do detector e dos
sistemas de vazio, de gás, de arrefecimento
e condensação do xénon
• Tomada e análise dos dados
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes
Planos para o futuro
ZEPLIN III
2007: Instalação/Início da recolha de dados e análise (Boulby)
2008-2009: Upgrade de ZEPLIN III (novos PMTs) / Recolha de
dados e análise dos dados
ZEPLIN IV, IVx4, MAX
1 tonelada de xénon
2007 Estudos de engenharia
2008 Início da construção
2009 Instalação subterrânea
Lisboa, 13/4/07
Isabel Lopes