Recherche de matière noire légère avec des signaux d'ionisation dans XENONnT

Light dark matter search with ionization signals in XENONnT

• Auteur / Autrice : Yongyu Pan
• Direction : Luca Scotto Lavina
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Energies

Mots clés

Mots clés libres

Matière noire

Xénon liquide

Chambre de projection temporelle (TPC)

Dark matter

Liquid xenon

Time projection chamber (TPC)

Résumé

La détection de la matière noire et la confirmation de la nature du neutrino jouent un rôle essentiel dans l'exploration de la physique hors du modèle standard. Le projet XENON sur la matière noire au Laboratoire national du Gran Sasso (LNGS) en Italie a impliqué 27 institutions de recherche de 13 pays. Le projet XENON adopte une chambre de projection temporelle (TPC) à double phase remplie de xénon liquide, qui est la principale technique de détection directe de la matière noire et aussi permet de détecter 2vECEC de 124Xe. En tant que nouvelle génération de XENON1T, XENONnT porte la masse cible à 5,9 tonnes, soit trois fois celle du précédent. Sa sensibilité attendue sera d'un ordre de grandeur supérieur à la meilleure limite actuelle déterminée par XENON1T. Dans XENONnT, le niveau de 222Rn, le fond essentiel qui émane des surfaces internes en contact avec le xénon, est considérablement réduit de 5 fois. L'objectif de ce projet est de determiner des limites à la section efficace des candidates de sub-GeV matière noire en abaissant le seuil de détection avec l'analyse S2-only.

The hunt for dark matter and confirmation of the nature of neutrino play a truly critical role in the exploration of physics beyond the Standard Model. The XENON Dark Matter project at the Gran Sasso National Laboratory (LNGS) in Italy involved 27 research institutions from 13 countries. XENON project adopts dual-phase Time Projection Chamber (TPC) filled with liquid xenon, which is the leading technique for direct detection of dark matter and also allows for the detection of 2vECEC of 124Xe. As the next generation of XENON1T, XENONnT increases the target mass to 5.9 tons, three times the target mass of the previous one. Its expected sensitivity will be an order of magnitude higher than the current best limit set by XENON1T. In XENONnT, the 222Rn level, the essential background that is emanated from inner surfaces in contact with xenon, is significantly reduced by 5 times. The purpose of this project is to set limits on cross section of sub-GeV dark matter candidates by lowering the detection threshold with S2-only analysis.