Standort und Infrastruktur

• Antragsteller: Dr. Sebastian Lindemann
• Fachliche Zuordnung: Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561595909

DELight ist ein neues Experiment zur Suche nach Teilchen Leichter Dunkler Materie (LDM) mit Massen deutlich unter 1 GeV/c2 durch den Nachweis elastischer LDM-Streuung an einem Target aus kryogenem flüssigem Helium (LHe). Seine niedrige Massenzahl, die mit großflächigen magnetischen Mikrokalorimetern (MMCs) erreichbare niedrige Energieschwelle, seine intrinsische Radioreinheit und die Verfügbarkeit mehrerer Signalkanäle machen LHe zu einem idealen Detektionsmedium für LDM-Suchen. DELight kann nur durch die Zusammenführung seiner sechs Projekte realisiert werden. Jedes Projekt spielt eine grundlegende und einzigartige Rolle, wobei dieses Teilprojekt für die Vorbereitung des Untergrundlabors im Vue-des-Alpes Tunnel, die Bereitstellung der Infrastruktur für autonomen, ferngesteuerten Betrieb und die mechanische Realisierung der externen Abschirmung verantwortlich ist. Sollte Dunkle Materie in Form von LDM existieren, ist ihre Wechselwirkung mit gewöhnlicher Materie extrem schwach und die erwartete Anzahl von Signalen gering. Untergrundereignisse von kosmischer Strahlung und Radioaktivität müssen folglich reduziert werden, was nur in einem Untergrundlabor inklusive einer das Experiment umgebenden Abschirmung erreicht werden kann. Das Vue-des-Alpes Labor im Schweizer Jura ist ein kleines, mitteltiefes Labor mit einer Gesteinsüberdeckung, die 620 Metern Wasser entspricht. Der Zugang zum Labor erfolgt über die UFR-Gruppe, die derzeit der Hauptnutzer des Labors ist. Vorläufige Studien zeigen, dass der Betrieb von DELight an diesem Standort den durch Myonen verursachten Untergrund im Vergleich zum oberirdischen Betrieb um mehrere Größenordnungen reduzieren würde und DELight damit das Untergrundziel von Phase-I erreichen kann. Dieses Projekt wird sich um die für den sicheren Betrieb von DELight im VdA-Labor erforderliche Infrastruktur kümmern und dabei die effiziente Nutzung des verfügbaren Platzes sicherstellen. Ziel ist es, gleichzeitig einen möglichst unbehinderten Zugang zu den verschiedenen Detektorsystemen zu ermöglichen und optimale Betriebsbedingungen zu schaffen. Die Abschirmung des Experiments im Labor sollte aus Material mit hoher Massenzahl bestehen und kann Schichten aus hoch dichtem Polyethylen oder Wasser enthalten, um auch Neutronen effizient abzuschirmen. Zusätzlich können Muon-Detektoren integriert werden, sofern ein solches Vetosystem erforderlich ist. Das hier beschriebene Projekt wird zum Design der Abschirmung beitragen und sich um die mechanische Umsetzung kümmern. Für den Betrieb des Detektors im Untergrundlabor sind Live-Daten des Experiments und die Möglichkeit zur Fernsteuerung unerlässlich. Im Rahmen dieses Projekts wird ein Slow-Control-System entwickelt, das die verschiedenen Detektorsysteme und Umgebungsbedingungen kontinuierlich überwacht, bei Bedarf steuert und der Datenanalyse einfach zugänglich gemacht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 6006: DELight: ein Experiment zur direkten Suche nach leichter dunkler Materie mit supraflüssigem Helium
• Mitverantwortliche: Dr. Klaus Eitel; Professor Dr. Marc Schumann