Jose Matias Lopes (PI)
The XENON Dark Matter Direct Search Experiment aims to directly detect the fraction of dark matter in the Universe. The particles sustaining the existence of dark matter are known as WIMPs (Weakly Interactive Massive Particles). The existing models predict interaction rates with regular matter that can be as low as 1 event/ton Xe/year. This way large detection volumes are needed and extreme care is needed with the background radiation levels. A double phase, liquid and gas, xenon detector is proposed to detect WIMP. The XENON detection principle is based in the detection of primary scintillation (liquid phase) and secondary scintillation (gas phase) induced by the energy deposited by a WIMP interaction in xenon. XENON10 was the first detector developed for WIMP detection, starting its operation in 2006. The results obtained settled new exclusions limits in the WIMP-nucleon cross section for spin-independent interaction (Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 21303). Since 2008, XENON100, a detector with a 10 fold larger target mass, is acquiring data. With active xenon shielding contributing to a drastically reduced radioactive background activity level plus an increased scintillation efficiency detection, XENON100 consistently delivered the best exclusion limits in dark matter search (Phys. Rev. Lett. 107 (2011) 131302; Phys. Rev. Lett., 109 (2012) 181301; Phys. Rev. Lett., 111 (2013) 021301), and attained its projected sensitivity in 2012. In 2013 a new phase started with the construction of XENON1T, a 20 fold larger target mass detector than XENON100. With an additional two hundred fold reduction on the background levels XENON1T. It started taking data in 2016 and the WIMP sensitivity limit (two orders of magnitude below the one set by XENON100) was reached after 2 years of operation, keeping the world lead in the dark matter search efforts. XENONnT construction started in 2018 and is currently acquiring science data. This final step of the program with an over 8 tons ultrapure xenon target will lead the way with the best prospects ever for dark matter detection. Real-time news on the XENONnT progress can be followed in xenonnt.org
March 22, 2023 First WIMP Search Results from the XENONnT Experiment The XENON collaboration presented today results from XENONnT, the latest-generation experiment of the XENON Dark Matter project dedicated to the direct search for Dark Matter in the form of Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). With an initial exposure slightly larger than 1 tonne x year, a blind analysis shows that the data is consistent with the expectations from the background-only hypothesis. XENONnT thus sets new limits on interaction of WIMPs with ordinary matter. Thanks to the five times lower background, XENONnT improved on the results from the former XENON1T experiment obtained with a similar exposure. An article has been submitted to Physical Review Letters, and its preprint is available at the XENON website (https://xenonexperiment.org/). Experiments searching for dark matter require the lowest possible level of natural radioactivity, both from sources intrinsically present in the liquid xenon target and from construction materials and the environment. The former is dominated by radon atoms that are constantly emitted from detector materials and which are extremely difficult to reduce. The XENON collaboration has pioneered the technologies to lower radon to an unprecedented low level, from extensive material selection campaigns to an online cryogenic distillation system that actively removes radon from the xenon. Another important radioactive background comes from neutrons that are generated by the radioactivity of detector materials. In XENONnT, its impact has been reduced by a novel neutron veto detector installed inside the water tank around the xenon cryostat, which allows for recognition and removal of those neutron events that can otherwise mimic the WIMP signature. The XENONnT detector is so sensitive to rare interactions that even neutrinos, the most elusive particles known so far, have to be considered in the background model. With this result, XENONnT strengthens previous constraints already with a first short exposure. TXENONnT is collecting more data, with improved detector conditions and an even lower background level due to a further improvement of the radon control and online removal system, aiming for an increased WIMP sensitivity over the following years. More information on the XENON project can be found at https://xenonexperiment.org/
Current Coimbra XENON team:
Former Coimbra XENON team:
Institutes involved in the XENON Project:
Physics Department of the University of Coimbra 3004-516 Coimbra Portugal Phone Number: (+351) 239410667
There are currently both Ph.D. and Postdoc positions available. For information and application please contact Prof. Jose Matias-Lopes (fcjam (at) gian.fis.uc.pt).
2007:
The 6 most important Experiments in the World 2007-11-14, Discover Magazine Link
Researchers use high-tech machines to detect mysterious dark matter 2007-08-12, Associated Press article, published in USA Today and Washington Post (AP) Link
Liquid Xenon Detector Joins the Run for Dark Matter 2007-08-01, Physics Today, pp.16-18
Dark matter looks to be particularly wimpy 2007-04-17, Nature Link
2010:
Portugueses em Destaque Correio da Manhã, 29/09/2010, pág. 20, “Portugueses em destaque”
Investigadores da UC em busca da matéria negra do universo Diário de Coimbra, 29/09/2010, pág. 3
Experiência XENON100: Próximo da Matéria Negra Link
Physics World reveals its top 10 breakthroughs for 2010 2010-12-20, New Scientist Link
Dark matter stays dark 2010-05-14, Nature Link
Early Results from Large Dark Matter Detector Cast Doubt on Earlier Claims 2010-05-05, Scientific American Link
Dark Matter Claims Thrown Into Doubt by New Data 2010-05-03, New Scientist Link
Particle Detector Shows Promise, if Nothing Else 2010-05-03, The New York Times Link
2011:
Eureka - A um passo da matéria negra Link
Caça à matéria negra Visão, 21-04-2011, 94
Cientistas de Coimbra estão na corrida pelo Nobel da Física Link
Investigadores da FCTUC a um passo da matéria negra Diário As Beiras, 19-04-2011, 11
José Matias – Identificação da matéria negra Correio da Manhã, 19-04-2011, 20
Cientistas mais perto da matéria negra Diário de Coimbra, 19-04-2011, 10
Matéria negra: detecção mais perto que nunca Jornal i, 19-04-2011, 38
Portugueses querem ver matéria negra do universo Diário de Noticias, 19-04-2011, 32
A um passo da matéria negra Diário Económico, 19-04-2011, 7
A "um passo" da descoberta da matéria negra: experiência XENON100 apresenta os melhores resultados de sempre Link
Programa Portugal em Directo Programa Portugal em Directo, Antena 1, 18-04-2011
Ciência: Cientistas da Universidade de Coimbra integram equipa internacional que “persegue” descoberta da matéria negra Link
A «um passo» da descoberta da matéria negra: experiência XENON100 apresenta os melhores resultados de sempre Link
Coimbra na rota do Nobel 2011-03-17 Coimbra na rota do Nobel, Cnoticias, (2011) 38
2012:
Universidade de Coimbra ajuda a pesquisar matéria negra Diário de Coimbra, 05/08/2012, pág. 5
XENON com resultado histórico na pesquisa da matéria negra Diário das Beiras, 03/08/2012, pág. 24
Investigadores mais perto de descobrir a matéria negra Diário das Beiras, 01/08/2012, pág. 6
2013:
Enlightening the dark (Sep 27, 2013) Link
2015:
Investigadores de Coimbra participam em descoberta sobre matéria escura (21-08-2015) Link
Portugal: Experiência XENON destaca-se na procura da matéria escura (22-08-2015) Link
Investigadores da Universidade de Coimbra publicam na revista Science (24-08-2015) Link
2 Steps Closer to the Search for Dark Matter and Dark Energy (21-08-2015) Link
Projeto criado num dos maiores laboratórios subterrâneos procura matéria escura (11-11-2015) Link
Matéria escura pode ser descoberta nos próximos dois anos (11-11-2015) Link
Equipamento inédito para detetar matéria negra é inaugurado hoje em Itália (11-11-2015) Link
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Equipa internacional inaugura o XENON1T e dá um passo de gigante na procura de matéria escura (11-11-2015) Link
Equipamento inédito para detetar matéria escura é inaugurado hoje em Itália (11-11-2015) Link
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MATÉRIA ESCURA PODE SER DESCOBERTA NOS PRÓXIMOS DOIS ANOS (11-11-2015) Link
Equipamento inédito para detectar matéria escura é inaugurado hoje em Itália (11-11-2015) Link
Um passo de gigante na procura de matéria escura (12-11-2015) Link
2016:
Entrevista ao programa “Mentes que brilham”, Porto Canal (2016) Link
2018:
Consórcio internacional com equipa de Coimbra lidera na procura pela matéria escura Link
Cientistas da Experiência Internacional XENON discutem em Coimbra novos dados sobre a misteriosa matéria escura do Universo Link
Novos dados sobre a misteriosa matéria escura do Universo Link
Consórcio internacional com equipa de Coimbra lidera na procura pela matéria escura Link
Matéria escura do Universo reúne cientistas mundiais em Coimbra Link
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2019:
Entrevista ao Café Central Link
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Física | Projeto Xenon mede vida de isótopo radioativo um bilião de vezes mais velho que o Universo Link
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https://elvasnews.pt/a-meia-vida-mais-longa-do-universo/ Link
A meia-vida mais longa do Universo Link
Entrevista ao programa “Os Dias do Futuro” Antena 1, a partir do minuto 21:32 Link
Entrevista ao programa 90 segundos de ciência Antena 1 Link
2020:
Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta da matéria escura Observador Link
“Eventos surpreendentes” aproximam cientistas da descoberta da matéria escura tvi24 Link
"Eventos surpreendentes" aproximam descoberta da matéria escura theworldnews Link
Cientistas pensam estar mais perto da detecção da matéria escura Ardina News Link
Cientistas mais perto da descoberta da matéria escura devido a «eventos surpreendentes» Executive Digest Link
Universidade de Coimbra | Descoberta de novas partículas? Litoral Centro Link
Cientistas portugueses desvendam segredos da matéria escura Bom Dia Europa Link
"Eventos surpreendentes" aproximam descoberta da matéria escura Noticias ao Minuto Link
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"Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta da matéria escura RTP Link
Equipa com investigadores da UC pode ter descoberto novas partículas Campeao das Provincias Link
Existe mesmo matéria escura? "Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta Diário de Notícias Link
Descoberta de novas partículas? Elvasnews Link
Discovery of new particles Portugalinews Link
Portugal: 'Surprising events' underway in detection of dark matter - researchers Lusa Link
"Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta da matéria escura Destak Link
Descoberta de novas partículas? Jornal do Luxemburgo Link
Cientistas pensam estar mais perto da detecção da matéria escura Publico Link
Matéria escura: colaboração internacional XENON1T anuncia novas descobertas Press Point Link
"Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta da matéria escura Porto Canal. Link
Investigadores da Universidade de Coimbra ajudam a descobrir novas partículas Noticias de Coimbra. Link
"Eventos surpreendentes" aproximam cientistas da descoberta da matéria escura Sic Noticias. Link
Consócio internacional pode ter descoberto novas partículas e-global Link
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“Eventos surpreendentes” aproximam cientistas da descoberta da matéria escura Zap aeiou. Link
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Experimento de detecção da matéria escura capta "sinais inexplicáveis" bol Link
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