DAMA

DAMA - Investigazione diretta e indipendente da modelli sulle particelle di Materia Oscura nell’alone galattico e studio di processi nucleari rari (sito web di esperimento: http://people.roma2.infn.it/dama/)

 

Composizione attuale del gruppo locale di Roma Tor Vergata

P. Belli

R. Bernabei

A. Bussolotti S. d'Angelo A. Di Marco F. Emiliani
F. Montecchia

Inoltre:
F. Cappella

Dirigente di ricerca I.N.F.N.
(sito web personale: http://people.roma2.infn.it/belli)

Professore ordinario di Fisica Nucleare e Subnucleare (responsabile nazionale e internazionale)
(sito web personale: http://people.roma2.infn.it/bernabei)

Tecnico CTER I.N.F.N.
Professore ordinario di Fisica Generale Dottorando
Dottorando all’estero
Tecnologo universitario Elevate Professionalità

già PhD dell’Università di Tor Vergata; attualmente assegnista all’Università Roma La Sapienza per lo stesso esperimento.

In collaborazione, per le molte e diverse attività sperimentali, con ricercatori di: Univ. e INFN - Roma La Sapienza, Laboratori Nazionali del Gran Sasso - INFN, IHEP-Beijing China, INR-Kiev Ukraine, JINR-Dubna Russia, ITEP-Moscow Russia, Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry - Novosibirsk Russia, Institute of Physics and Technology- Kharkiv Russia, University of Jyvaskyla Finland, IIT-Ropar India

Solo premi recenti a membri della collaborazione:

F.A.Danevich, V.V.Kobychev, V.I.Tretyak, 2007: C.D. Sinelnikov prize of National Academy of Sciences of Ukraine for outstanding results in physics "Experimental studies of rare processes in nuclear and particle physics".

Dott. F. Cappella per la presentazione al Congresso SIF 2007.

D.V.Poda, S.S. Nagorny, O.G. Polischuk and S.S. Yurchenko, 2010: Annual Prize of President of Ukraine for young scientist for the cycle of experimental studies "Rare nuclear and subnuclear processes"

Finalità scientifiche e risultati recenti

DAMA è un osservatorio per processi rari in sito sotterraneo ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’ I.N.F.N. (LNGS). Attività fondante è lo sviluppo di rivelatori a scintillazione molto radiopuri o di recente introduzione o con materiale arricchito in particolari isotopi, e anche lo sviluppo di fotomoltiplicatori con caratteristiche particolari. L’attuale apparato DAMA/LIBRA (come il precedente DAMA/NaI) è a tutt’oggi l’apparato con la più grande massa sensibile esposta, la più elevata radiopurezza intrinseca, la più ampia (ordini di grandezza maggiore) esposizione raccolta nel campo della investigazione diretta della componente particellare di Materia Oscura. Esso è dedicato principalmente all’investigazione sulla componente particellare di materia oscura nell’alone galattico con approccio indipendente da modelli e utilizzando come bersagli-rivelatori scintillatori ULB NaI(Tl) frutto di sviluppi notevoli e dedicati; esso ha già pubblicato una evidenza a 8.9σ C.L.. Inoltre, esso ha permesso e permette anche di studiare vari altri processi rari. Attualmente DAMA/LIBRA, dopo l’upgrade del 2010, è entrato nella sua fase 2.

L’apparato DAMA/LXe ha la caratteristica unica di poter lavorare alternativamente con Xenon liquido libero da Kripton arricchito o nell’ isotopo 129Xe o nel 136Xe; esso ha già ottenuto molti risultati su vari tipi di processi rari e attualmente è in presa dati con lo 136Xe.

Gli apparati DAMA/R&D e DAMA/Ge (e i rivelatori Ge della facility LNGS) sono apparati a basso fondo intrinseco utilizzati per molti diversi tipi di misure su processi rari quale e.g. il decadimento doppio beta in vari isotopi; molti primi/nuovi risultati sono stati ottenuti, altre misure sono in preparazione. DAMA/CRYS è, infine, un piccolo apparato a basso fondo intrinseco per la caratterizzazione di nuovi rivelatori.

Attività sperimentali, di simulazione e di analisi sono anche realizzate presso il laboratorio nel Dipartimento; ad esempio, l’esperimento NEMESIS è stato interamente lì realizzato. Inoltre, ovviamente sono portate avanti anche altre attività come studi fenomenologici, studi su modelli, rassegne, etc. e problematiche di carattere applicativo per altri settori.

L’esperimento, dal suo inizio a oggi, ha prodotto centinaia di pubblicazioni su riviste internazionali con referees su molti argomenti importanti della Fisica nei laboratori sotterranei e molti lavori su volumi di Proceedings.

Attrezzature sperimentali

La figura mostra le installazioni sperimentali del progetto DAMA nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Attualmente le principali attività sperimentali sono eseguite con: i) l’apparato di seconda generazione DAMA/LIBRA (massa sensibile: circa 250 kg di NaI(Tl) estremamente radiopuro, il cui scopo principale è lo studio della modulazione annuale dovuta a particelle di Materia Oscura nell’alone galattico); ii) l’apparato DAMA/LXe (massa sensibile: circa 6.5 kg di Kr-free Xenon liquido arricchito negli isotopi 129Xe o 136Xe); iii) l’apparato sperimentale DAMA/R&D (una facility dedicata ad esperimenti di relativamente piccola scala, principalmente con lo scopo di investigare decadimenti doppio beta in vari nuclidi); iv) l’apparato DAMA/Ge (dedicato principalmente a misure su campioni ed a misure specifiche su vari processi rari); v) l’ apparato di test DAMA/CRYS (in installazione) il cui scopo è

qualificare prototipi e realizzare misure con rivelatori particolari. Inoltre, attività sono svolte anche presso il Dipartimento di Fisica.

Contratti di ricerca

I finanziamenti provengono principalmente dall’INFN, dalle istituzioni che collaborano a vario livello e – per quel che riguarda le attività con IHEP-Beijing, IIT- Kharagpur e IIT-Ropar – anche, in vari periodi, dal MAE.

Inoltre, sono stati stipulati accordi inter-universitari tra l’Università di Roma Tor Vergata e l’IIT-Kharagpur e, recentemente, con IIT-Ropar, India.

Alcune delle principali industrie/istituti con cui si sono realizzati e/o si sviluppano nuovi rivelatori, PMTs e moduli elettronici dedicati:

  1. Crismatec

  2. Saint Gobain,

  3. Bicron,

  4. EMI-Thorn/Electron Tube

  5. Hamamatsu

  6. Joint Stock Company NeoChem, Moscow, Russia.

  7. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, Novosibirsk, Russia.

  8. National Science Center "Kharkiv Institute of Physics and Technology",

    Kharkiv, Ukraine.

  9. Per quel che riguarda piccole/medie industrie italiane e.g.: OCM Scoppito

    (AQ), PSC Elettronica S.r.l.

Alcune delle recenti pubblicazioni scientifiche su rivista internazionale dal 2008

  1. Possible implications of the channeling effect in NaI(Tl) crystals, Eur. Phys. J. C. 53 (2008) 205

  2. Search for 2β processes in 64Zn with the help of ZnWO4 crystal scintillator, Phys. Lett. B 658 (2008) 193

  3. Investigating electron interacting dark matter, Phys. Rev. D 77 (2008) 023506

  4. 7Li solar axions: preliminary results and feasibility studies, Nucl. Phys. A 806

    (2008) 388

  5. Investigation on light Dark Matter, Mod. Phys. Lett. A23 (2008) 2125

  6. Search for double beta decay processes in 108Cd and 114Cd with the help of low

    background CdWO4 crystal scintillator, Eur. Phys. J. A 36 (2008) 167

  7. The DAMA/LIBRA apparatus, Nucl. Instr. and Meth. A 592 (2008) 297

  8. First results from DAMA/LIBRA and combined results with DAMA/NaI, Eur.

    Phys. J. C 56 (2008) 333

  9. Intrinsic radiopurity of a Li2MoO4 crystal, Nucl. Instr. and Meth. A 607 (2009)

    573

  10. Firstlimitsonneutrinolessresonant2εcapturesin136Ceandnewlimitsforother

    2β processes in 136Ce and 138Ce isotopes, Nucl. Phys. A 824 (2009) 101

  11. NewsearchforprocessesviolatingthePauli-Exclusion-PrincipleinSodiumand

    in Iodine, Eur. Phys. J. C 62 (2009) 327

  12. SearchfordoublebetadecayofzincandtungstenwithlowbackgroundZnWO4

    crystal scintillators, Nucl. Phys. A 826 (2009) 256

  1. Search for double beta decays of 96Ru and 104Ru by ultra-low background HPGe gamma spectrometry, Eur. Phys. J. A 42 (2009) 171

  2. Development of enriched 106CdWO4 crystal scintillators to search for double beta decay processes in 106Cd, Nucl. Instr. and Meth. A615 (2010) 301

  3. New results from DAMA/LIBRA, Eur. Phys. J. C 67 (2010) 39

  4. New observation of 2β2ν decay of 100Mo to the 0 + level of 100Ru in the 1

    ARMONIA experiment, Nucl. Phys. A 846 (2010) 143

  5. Radioactive contamination of ZnWO4 crystal scintillators, Nucl. Instr. and Meth.

    A 626 (2011) 31

  6. Particle Dark Matter in the galactic halo: recent results from DAMA/LIBRA,

    Can. J. Phys. 89 (2011) 11

  7. Search for 2β decay of cerium isotopes with CeCl3 scintillator, J. Phys. G: Nucl.

    Part. Phys. 38 (2011) 015103

  8. Dark Matter in the galactic halo, Prog. Part. Nucl. Phys. 66 (2011) 169

  9. Low background detector with enriched 116CdWO4 crystal scintillators to search

    for double beta decay of 116Cd, J. of Instr. 06 (2011) P08011

  10. First observation of α decay of 190Pt to the first excited level (Eexc = 137.2 keV)

    of 186Os, Phys. Rev. C 83 (2011) 034603

  11. First search for double β decay of dysprosium, Nucl. Phys. A 859 (2011) 126

  12. First search for double beta decay of platinum by ultra-low background HP Ge

    spectrometry, Eur. Phys. J. A 47 (2011) 91

  13. Observationsofannualmodulationindirectdetectionofrelicparticlesandlight

    neutralinos, Phys. Rev. D 84 (2011) 055014

  14. Low background detector with enriched 116CdWO4 crystal scintillators to search

    for double beta decay of 116Cd, J. of Instr. 6 (2011) P08011

  15. Final results of experiment to search for 2β processes in zinc and tungsten with

    the help of radiopure ZnWO4 crystal scintillators, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys.

    38 (2011), 115107

  16. Radioactive contamination of SrI2(Eu) crystal scintillator, Nucl. Inst. and Meth.

    A 670 (2012) 10

  17. Performances of the new high quantum efficiency PMTs in DAMA/LIBRA, J.

    of Instr. 7 (2012) P03009

  18. Search for charge non-conserving processes in 127I by coincidence technique,

    Eur. Phys. J. C 72 (2012) 1920

  19. Searchfor7LisolaraxionsusingresonantabsorptioninLiFcrystal:finalresults,

    Phys. Lett. B 711 (2012) 41

  20. Search for double beta decay processes in 106Cd with the help of 106CdWO4

    crystal scintillator, Phys. Rev. C 85 (2012) 044610

  21. No role for muons in the DAMA annual modulation results, Eur. Phys. J. C 72

    (2012) 2064

  22. Dark matter particles in the galactic halo: DAMA/LIBRA results and

    perspectives, Ann. Phys. 524 (2012) 497

  23. Radioactive contamination of 7LiI(Eu) crystal scintillators, Nucl. Instr. and

    Meth. A 704 (2013) 40

  24. On the potentiality of the ZnWO4 anisotropic detectors to measure the

    directionality of Dark Matter, Eur. Phys. J. C 73 (2013) 2276

  25. First search for double-β decay of 184Os and 192Os, Eur. Phys. J. A 49 (2013) 24

  26. Search for 2β decays of 96Ru and 104Ru by ultra-low background HPGe

    spectrometry at LNGS: final results, Phys. Rev. C 87 (2013) 034607