Projektbeschreibung
Dunkle Materie im neuen Licht betrachten
Die Wissenschaft erkennt seit langem die Existenz einer unsichtbaren dunklen Materie an, die für die Gravitationseinflüsse in unserem Kosmos verantwortlich ist. Die dunkle Materie scheint die „normale“ sichtbare Materie im Verhältnis sechs zu eins zu überwiegen. Da sie jedoch kein Licht absorbiert, reflektiert oder aussendet, ist sie nur schwer nachzuweisen. Die sogenannte leichte dunkle Materie, dunkle Materie, die heller ist als die, nach der am meisten gesucht wird, könnte nun der Schlüssel zur Erkenntnis sein. Theoretisch könnte diese Materie, die sich bisher unbemerkt an den Detektoren vorbeigeschummelt hat, eine Parallelwelt bilden, wie wir sie nicht kennen. Das EU-finanzierte Projekt POKER intensiviert nun die Suche nach dieser Materie mithilfe neuartiger Ansätze, die auf eine einzigartige Signalsignatur und eine größere Signalausbeute abzielen, wodurch die Chancen auf ihre Entdeckung höher werden.
Ziel
"The goal of POKER is to establish and demonstrate a new approach to search for light dark matter, based on a missing energy measurement with a positron-beam, active thick-target setup. Light dark matter is the new compelling hypothesis that identifies dark matter with new sub-GeV ""Hidden Sector"" states, neutral under Standard Model interactions and interfacing with our world through a new force. Accelerator-based searches at the intensity frontier are uniquely suited to explore it. However, current and planned efforts are either limited by the low sensitivity or the high backgrounds. This calls for a major breakthrough in the field. The proposed approach overcomes this challenge. The new technique, based on light dark matter production through positron annihilation on atomic electrons, is characterized by a larger signal yield compared to previously explored reactions, and by a unique signal signature resulting from the underlying reaction dynamics: a peak in the missing energy distribution. The re-analysis of “traditional” electron-beam missing energy results, where low-energy secondary positrons are present, has already shown the potential of this technique. POKER will demonstrate its sensitivity by preparing and running a pilot experiment at the CERN H4 beamline with an optimized detector. The test must fulfill strong requirements: the active thick-target must be capable of detecting each impinging particle at very large (MHz) rate, with excellent energy resolution, and to operate in a high radiation dose environment. POKER will set the basis of the first optimized light dark matter search at a positron-beam facility, enabling sensitivity to a large variety of physics cases, from minimal models to more elaborate Hidden Sectors scenarios - such as the ""Strongly Interacting Massive Particles"" conjecture. The pilot run itself will explore a currently unknown territory in the Hidden Sector parameters space, strengthening even more the POKER physics case."
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
00044 Frascati
Italien