• Started on: 2002-01-02
• Field area: Astroparticles
• Cientific coordenator: Isabel Lopes
• funding:
• url:

A existência da matéria negra e a sua natureza é um dos aspectos mais actuais da Física. As WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) são apontadas como possíveis constituintes de parte dessa matéria negra. Estas partículas podem eventualmente ser detectadas através do registo da energia adquirida por núcleos atómicos de um meio detector ao colidirem com um WIMP. A baixa probabilidade destas colisões e a baixa energia dos recúos nucleares que elas produzem tornam esta observação muito difícil. Além disso, a separação dos sinais devidos aos WIMPs (muito raros) dos sinais devidos a toda a radiação cósmica e ambiente (muito frequentes) é um requisito crucial. Para comprovar a existência de WIMPs desenvolvem-se detectores que são colocados em laboratórios subterrâneos para minimizar o ruído constituído pela radiação ambiente e cósmica.

O LIP é membro da colaboração ZEPLIN que utiliza detectores de xénon líquido para a procura da material negra. Durante o ano de 2007 a equipa do LIP participou na análise dos dados adquiridos pelo detector ZEPLIN-II, na instalação do detector ZEPLIN-III no Laboratório subterraneo e na preparação deste detector para começar a adquirir dados em 2008. Para além da participação no programa da colaboração ZEPLIN, este projecto tem uma componente de I&D que é realizada no Laboratório do LIP em Coimbra e que é constituída pelo estudo de problemas relevantes para o aperfeiçoamento dos detectors ZEPLIN e similares. No âmbito dessa componente de I&D, continuaram-se as medidas de reflectividade no ultravioleta de materials geralmente utilizados nestes detectors, o estudo do desempenho de novas tecnologias de amplificação do sinal de carga para detectores de duas fases semelhantes aos ZEPLINs e a modelização do processo da perda de energia dos recúos nucleares de muito baixa energia (<100 keV) no xénon líquido.

n 2007, the underground commissioning of ZEPLIN-III comprised the following main tasks:

1. Reassembly of the detector.
2. Deployment and commissioning of the ancillary systems: gas and cryogenic systems, slow control and data acquisition systems.
3. Construction of the passive shielding: a combination of neutron shielding (30 cm thick “cage” of hydrocarbon) and gamma shielding (30 cm thick “cage” of boxed lead).
4. Functional tests of the detector:
   1. cool-down, liquefaction,
   2. stability after filling over several days without permanent attendance underground;
   3. single-phase operation for PMT checkout which included single photoelectron calibration of all PMTs, to establish the PMT operation settings and assessment of the light collection in the detector by using a 57Co source;
   4. two-phase operation of the detector assessment: identification and characterization of two-phase signals (i.e., S1 and S2), electron lifetime measurement (using S2/S1), performance as function of electric field, levelling and stability;
   5. detector calibration with gamma and neutron sources.

The expertise of the LIP-team in liquid xenon detectors played a key role in all these tasks. In total, we have provided about 120 man.days in Boulby Mine Laboratory since the ZEPLIN III deployment started. Moreover, we are fully responsible for the installation, upgrade to the underground conditions and maintenance of the software for the slow control and data acquisition systems, as well as for the data reduction software for ZEPLIN III.

The collaboration has two general meetings per year. In 2007, one of those meetings was hold in Coimbra and it was organized by LIP-Coimbra.

For 2008 the ZEPLIN-III experiment has the following main objectives:

• Complete the commissioning of ZEPLIN-III underground
• First scientific run : to collect 600kg.days of data
• Construct the veto system for ZEPLIN III
• Replace the photomultipliers with low-background variants
• Install ZEPLIN III in veto/shield

Besides the general tasks attributed to each member of the Collaboration and the participation in the data analysis effort, we continue to be responsible for upgrading and maintaining the software for the slow control and data acquisition systems, as well as the data reduction and analysis software (ZE3RA) for ZEPLIN III.