Resultaten van de eerste run geven aan dat XENON1T de meest gevoelige donkeremateriedetector op aarde is. De gevoeligheid van de detector - een ondergrondse schildwacht in afwachting van een botsing die een hypothese zou bevestigen - komt voort uit zowel zijn grootte als zijn 'stilte'. Afgeschermd door rotsen en water, en gezuiverd met een geavanceerd systeem, de detector vertoonde een nieuw record laag radioactiviteitsniveau, vele orden van grootte lager dan het omringende materiaal op aarde.

"We zien gegevens van zeer goede kwaliteit van deze detector, wat ons vertelt dat het perfect loopt, " zei Ethan Brown, een XENON1T-samenwerkingslid, en assistent-professor natuurkunde, Toegepaste fysica, en astronomie aan het Rensselaer Polytechnic Institute.

Donkere materie wordt getheoretiseerd als een van de basisbestanddelen van het universum, vijf keer overvloediger dan gewone materie. Maar omdat het niet kan worden gezien en zelden in wisselwerking staat met gewone materie, het bestaan ​​ervan is nooit bevestigd. Verschillende astronomische metingen hebben het bestaan ​​van donkere materie bevestigd, wat leidde tot een wereldwijde poging om interacties van donkere materiedeeltjes met gewone materie direct te observeren. Tot op heden, de interacties zijn zo zwak gebleken dat ze aan directe detectie zijn ontsnapt, dwingen wetenschappers om steeds gevoeligere detectoren te bouwen.

Sinds 2006, de XENON-samenwerking heeft drie achtereenvolgens gevoeligere vloeibare xenondetectoren gebruikt in het Gran Sasso Underground Laboratory (LNGS) in Italië, en XENON1T is de krachtigste onderneming tot nu toe en de grootste detector in zijn soort ooit gebouwd. Deeltjesinteracties in vloeibaar xenon creëren kleine lichtflitsen, en de detector is bedoeld om de flits vast te leggen van het zeldzame geval waarin een donkeremateriedeeltje in botsing komt met een xenonkern.

Maar andere interacties komen veel vaker voor. Om de detector zoveel mogelijk af te schermen van natuurlijke radioactiviteit in de caverne, de detector (een zogenaamde Liquid Xenon Time Projection Chamber) zit in een cryostaat ondergedompeld in een tank met water. Een berg boven het ondergrondse laboratorium beschermt de detector verder tegen kosmische straling. Zelfs met afscherming van de buitenwereld, verontreinigingen sijpelen in het xenon van de materialen die in de detector worden gebruikt. Onder zijn bijdragen, Brown is verantwoordelijk voor een zuiveringssysteem dat continu het xenon in de detector schrobt.

"Als het xenon vuil is, we zullen het signaal van een botsing met donkere materie niet zien, Brown zei. "Het xenon schoon houden is een van de grootste uitdagingen van dit experiment, en mijn werk omvat het ontwikkelen van nieuwe technieken en nieuwe technologieën om gelijke tred te houden met die uitdaging."

Brown helpt ook bij het kalibreren van de detector om ervoor te zorgen dat geregistreerde interacties goed kunnen worden geïdentificeerd. In zeldzame gevallen, bijvoorbeeld, het signaal van een gammastraal kan het verwachte signaal van een deeltje van donkere materie benaderen, en een juiste kalibratie helpt soortgelijke fout-positieve signalen uit te sluiten.

In de paper "First Dark Matter Search Results from the XENON1T Experiment" geplaatst op arXiv.org en ingediend voor publicatie, de samenwerking presenteerde resultaten van een 34-daagse run van XENON1T van november 2016 tot januari 2017. Hoewel de resultaten geen donkere materiedeeltjes detecteerden - bekend als "zwak interagerende massieve deeltjes" of "WIMP's" - de combinatie van record lage radioactiviteitsniveaus met de grootte van de detector impliceert een uitstekend ontdekkingspotentieel in de komende jaren.

"Een nieuwe fase in de race om donkere materie te detecteren met ultralage massale detectoren op de achtergrond is net begonnen met XENON1T, " zei Elena Aprile, een professor aan de Columbia University en woordvoerder van het project. "We zijn er trots op om in de voorhoede van de race te staan ​​met deze geweldige detector, de eerste in zijn soort."