Die Gruppe trägt zum XENONnT-Experiment bei, das im Kern eine Dual-Phase-Zeitprojektionskammer hat und sich in Halle B der INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, einem Labor in Italien, befindet. Das Experiment verwendet 5,4 Tonnen flüssiges Xenon als Streuziel, um nach dunkler Materie zu suchen, beispielsweise nach dem Weakly Interacting Massive Particle. Klicken Sie auf „Mehr erfahren“, um weitere Informationen über dunkle Materie, das Experiment und seine Technologie sowie die Beiträge der Mainzer Gruppe zu erhalten.

Der weiche/mittlere Gammastrahlenbereich ist der astrophysikalisch am wenigsten erforschte Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die Empfindlichkeit aktueller Missionen ist um Größenordnungen schlechter als in benachbarten Bändern, was auf hohe instrumentelle und atmosphärische Hintergründe, niedrige Wechselwirkungsquerschnitte und die inhärente Schwierigkeit der Bildgebung bei diesen Energien zurückzuführen ist. Es bleibt ein äußerst interessanter Bereich, der die Positronenvernichtungslinie, Signaturen der stellaren Nukleosynthese, Emissionen aus den extremsten Umgebungen und Multi-Messenger-Astrophysik beherbergt. In unserer Gruppe arbeiten wir am Compton Spectrometer and Imager (COSI) – einer Mission, die sich der Erforschung dieses Energiebereichs widmet.

Die MainzTPC ist unsere lokale Dual-Phase-TPC mit einem Bestand von etwa 300 g flüssigem Xenon. Wir nutzen sie, um Technologie für zukünftige Detektoren für dunkle Materie zu entwickeln. Im Moment rüsten wir ihren Auslesebereich mit Silizium-Photomultipliern auf und überarbeiten die Art und Weise, wie wir die TPC befüllen und einstellen.

Nach dem Upgrade ist es das Ziel, die TPC einzusetzen, um den Migdal-Effekt in Xenon zu messen.

Als XENON- und Darwin-Mitglied ist die Gruppe an den Bemühungen beteiligt, die nächste Generation von Xenon-gefüllten Dual-Phase-Zeitprojektionskammern zu entwickeln. Zusammen mit den Kollegen (und Wettbewerbern) der LZ-Kollaboration haben die XENON- und Darwin-Mitarbeiter die XLZD-Kollaboration gegründet. Erfahren Sie mehr über unsere Arbeit auf dem Weg zum ultimativen Xenon-gefüllten Dark Matter-Observatorium, indem Sie auf „Mehr erfahren“ klicken.

(XeLiPS ist ein Acronym und steht für „Xenon Liquefaction Purification and Storage“)

Die im Bau befindliche Xenon-Verflüssigungsanlage dient in der Zukunft der Speicherung, Reinigung und Verteilung von bis zu 500 kg flüssigem Xenon an zwei benachbarte Labore. Ein kryogener Vorratstank ermöglicht die sichere Aufbewahrung des Xenons sowohl im flüssigen als auch im gasförmigen Zustand. Das Kühlsystem basiert auf einem thermoakustischen Pulsrohrkühler mit flüssigstickstoffgestütztem Backup. Die Reinigung erfolgt im Gaszustand mit einem speziell entwickelten Wärmeübertrager, wodurch der Kühlbedarf um bis zu 90 % reduziert wird. Ein schnelles Rückgewinnungssystem gewährleistet einen sicheren Betrieb und eine effiziente Handhabung des Xenons. Mehr Informationen zur Anlage und zur durch die Anlage versorgten Experimenten werden in Zukunft unter dem seitlich stehenden Link zu finden sein.

Gemeinsam mit Partnern von Hellma Materials, Brenk Systemplanung, dem Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen (INT) und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg planen wir den Einsatz von Szintillations-basierten Compton-Kameras und -Spektrometern für die Stilllegung von Kernkraftwerken. Unsere Gruppe wird mit Unterstützung des PRISMA Detectorlab eine Compton-Kamera mit CeBr₃– und Plastikszintillatoren mit hoher räumlicher Auflösung und Zeitauflösung entwickeln, wobei Silizium-Photomultiplier-Arrays (SiPM-Arrays) zur Auslesung und speziell entwickelte Elektronik zum Einsatz kommen. Im Erfolgsfall könnten solche Technologien auch für die Sortierung und Charakterisierung von radioaktiven Abfällen relevant werden. Ähnliche Technologien werden für das Kalorimeter von weltraumgestützten Compton-/Paarteleskopen wie newASTROGAM diskutiert.