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  ESPERIMENTO DAMA, RESPONSABILE: Rita Bernabei    

Lo scopo principale dell'esperimento e' l'investigazione della componente di particelle di Materia Oscura presente nell'alone galattico attraverso lo studio della marcatura indipendente da modelli detta della modulazione annuale del tasso di conteggio con l'utilizzo di un apparato di grande massa di NaI(Tl) altamente radiopuro. Inoltre, molti altri processi rari sono investigati, quali ad esempio decadimenti doppio beta in vari canali e in vari isotopi, possibili decadimenti che violino la conservazione della carica, interazioni di assioni solari, ricerca di candidati esotici di Materia Oscura, possibili processi che violino il principio di esclusione di Pauli, possibili decadimenti di leptoni e nucleoni in canali invisibili, decadimenti alfa e beta rari, ecc.. Gli scopi dell'esperimento permettono - tra l'altro - sia di investigare l'esistenza di nuova Fisica al di la' del Modello standard delle particelle che la natura e l'evoluzione del nostro Universo.



Con tale finalita' sono sviluppati scintillatori di bassa radioattivita' intrinseca, migliorando nel tempo le tecnologie utilizzate. Tra gli apparati principali ricordiamo: i) DAMA/NaI (~100 kg di NaI(Tl) radiopuro), che ha completato la sua presa dati a Luglio del 2002; ii) DAMA/LIBRA (il nuovo apparato piu' radiopuro da ~250 kg di NaI(Tl)), il cui primo upgrading e' stato realizzato a settembre 2008 e il secondo alla fine del 2010; iii) DAMA/LXe (~6.5 kg di scintillatore a Xenon liquido) dedicato a misure con Xenon senza Kripton e arricchito in alcuni isotopi particolari; iv) DAMA/R&D (un apparato di basso fondo "general-purpose") usato per misure su prototipi e per esperimenti di piccola scala; v) DAMA/Ge (un rivelatore Ge a basso fondo intrinseco) dedicato a misure di radioattivita' residua in materiali e misure di piccola scala e altri HPGe della facility STELLA a LNGS; vi) DAMA/CRYS (un nuovo piccolo apparato di basso fondo) dedicato alla qualificazione di nuovi scintillatori.



Inoltre, attivita' di R&D per l'ulteriore sviluppo di PMTs e rivelatori a fondo intrinseco estremamente basso sono realizzate nell'ambito delle varie attivita'. Attualmente, proseguono anche attivita' verso la realizzazione di un possibile apparato da una tonnellata, proposto da noi gia' nel 1996.



L'esperimento ha ottenuto risultati competitivi nello studio di molti processi rari. In particolare, DAMA/NaI ha investigato efficientemente la marcatura indipendente da modelli, detta della modulazione annuale, per particelle di Materia Oscura su 7 cicli annuali (esposizione 0.29 ton x yr) ottenendo una evidenza indipendente da modelli con elevato C.L. ed ha anche analizzato alcuni (dei molti possibili) scenari corollari dipendenti da modelli. L'evidenza indipendente da modelli della presenza di particelle di Materia Oscura nell'alone galattico e' stata confermata prima nel 2008 dai dati raccolti in quattro cicli annuali dall'apparato DAMA/LIBRA e successivamente nel 2010 dai dati di ulteriori due cicli annuali (esposizione totale di DAMA/LIBRA: 0.87 ton x yr). L'evidenza e' ora cumulativamente a 8.9 sigma C.L.. Ricordiamo che a settembre 2008 si realizzo' il primo upgrading di DAMA/LIBRA, che e' quindi tornata regolarmente in misura, e poi alla fine del 2008 si e' avviato il lavoro da parte dell'Hamamatsu per la realizzazione di nuovi PMTs a basso fondo intrinseco con piu' alta efficienza quantica; questi PMTs sono stati realizzati e installati in DAMA/LIBRA alla fine del 2010. L'apparato e' in continua presa dati e alcuni nuovi lavori sono stati completati.



Come già menzionato si sono ottenuti molti risultati competitivi nell'investigazione di vari processi rari con i diversi apparati; nuove misure sono in corso e in preparazione.


 OBIETTIVI DELL'ESPERIMENTO DAMA  
The DAMA experiment is an observatory for rare processes based on the developments and uses of highly radiopure scintillators. The main goal of the experiment is the investigation on Dark Matter (DM) particles component in the galactic halo by exploiting the Dark Matter annual modulation signature with highly radiopure NaI(Tl) target detectors. Moreover, several other rare processes are addressed generally at very competitive level, such as: i) double beta decay processes in various isotopes; ii) rare nuclear processes; iii) solar axions; iv) exotic Dark Matter candidates (neutral SIMPs, neutral nuclearites, Q-balls); v) charge non-conserving (CNC) processes as electron decays in different channels, CNC electron capture in different isotopes; vi) nucleon, di-nucleon and tri-nucleon decay into invisible channels; etc. For this purpose set-ups improved in sensitivities are continuosly developed towards an ultimate radiopurity. In particular, as regards the highly radiopure NaI(Tl), the first generation 100 kg set-up DAMA/NaI has been put out of operation on July 2002 and replaced on 2003 by the second generation DAMA/LIBRA (about 250 kg) now in data taking; the latter one has already been upgraded in 2008 and in 2010 to improve its performances. New efforts towards the possible 1 ton set-up, we proposed in 1996, are progressing. As regards the liquid Xenon pure scintillator, its aim regards the investigation of some aspects of the DM detection, of double beta decay modes in 134Xe and 136Xe, of CNC processes, of N,NN and NNN decays into invisible channels, etc. The goal of the DAMA/R&D set-up is the realization of small scale experiments developing and using new low background scintillators aiming to investigate several rare processes, such as e.g. double beta decay modes in various isotopes, etc.; it is also used to qualify prototypes. As regards the DAMA/Ge set-up, its goal is the realization of suitable selections of samples for radio-purity, and high energy resolution measurements for some rare processes, such as some double beta decay modes, solar axions, etc.

 ULTERIORI INFORMAZIONI SULL'ESPERIMENTO DAMA  
http://people.roma2.infn.it/dama/

 

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Piazza dei Caprettari, 70 - 00186 Roma
tel. +39 066840031 - fax +39 0668307924 - email: presidenza@presid.infn.it

F.M. F.E.