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Le radon radioactif se dépose sur les composants du détecteur et crée des interférences qui ressemblent aux signaux de particules de matière noire.
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Un détecteur de matière noire, c'est comme une pièce où l'on essaie d'entendre un murmure, alors qu'à côté, des parasites crépitent. Ces parasites sont créés par les atomes de radon — un gaz radioactif qui s'infiltre depuis les matériaux et l'air. En se déposant sur les grilles métalliques à l'intérieur de la chambre remplie de xénon liquide, ils éjectent des électrons en se désintégrant, imitant ainsi le signal d'une particule de matière noire.
Les physiciens ont construit un modèle de ce bruit et l'ont comparé aux données des expériences LUX et LZ. Les calculs concordent, confirmant le coupable. Désormais, c'est clair : pour entendre le murmure, il faut se débarrasser des parasites — soit en nettoyant plus soigneusement les composants, soit en modifiant la conception, car les événements recherchés ne portent qu'une énergie de quelques électrons.
Curieux retournement : le radon naît de l'uranium, présent en quantités infimes dans les matériaux du détecteur lui-même — l'installation se brouille toute seule.
The dual-phase xenon time projection chamber (TPC) is a powerful technology to detect rare interactions such as scatters of dark matter particles on nuclei. In particular, the built-in gain of ionization signals in a dual-phase TPC makes it sensitive to events in the few-electron regime, as expected from low-mass dark matter interactions. The pursuit of this low-energy sensitivity through ionization-only signal detection has so far been hindered by excessive electron backgrounds observed across experiments. Much of this background is attributed to the plate-out of $$^{222}$$Rn decay chain isotopes on the high voltage electrode grid surfaces that span the full cross section of the TPC. This work presents a first-principle model constructed for this background, the predictions of which are consistent with data from the LZ and LUX experiments. We then discuss mitigation strategies of this background in future dual-phase TPCs and the possibility of applying this grid background model to ionization-only dark matter searches.
Le radon qui gêne la recherche de la matière noire est le même gaz qui s'accumule dans les sous-sols et constitue la deuxième cause de cancer du poumon.
