Primi test di funzionalità di fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) in vuoto

Da osservazioni su scala astronomica e cosmologica si stima che il 26.8% dell’Universo sia costituito da materia oscura. Sono state formulate varie ipotesi sulla natura della materia oscura, tra di esse spicca quella delle Weakly Interactive Massive Particles.
 L’esperimento XENON, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, cerca la Materia Oscura con un rivelatore che utilizza la tecnica della rivelazione diretta di WIMP. In particolare, è dedicato alla rivelazione dell’urto elastico di particelle di materia oscura con i nuclei di Xeno, contenuto in una Time Projection Chamber. Il progetto XENON è nella fase sperimentale XENON1T che rappresenta il primo rivelatore con massa attiva di Xeno liquido su scala della tonnellata. I primi dati del rivelatore, tuttora in funzione, non hanno evidenziato eventi dovuti a materia oscura ed hanno permesso di fissare il limite per la sezione d’urto WIMP-nucleo, indipendente dallo spin e migliorare i limiti precedentemente ottenuti. Nonostante ciò la collaborazione XENON è già a lavoro per la fase successiva del programma, XENONnT in cui la massa attiva di Xeno sarà di circa 6 t. Sono in corso vari programmi di ricerca e sviluppo (R&D) volti al miglioramento delle prestazioni del rivelatore, con particolare attenzione alla possibilità di aumentare la raccolta di luce prodotta dall’interazione della WIMP con lo Xeno, con conseguente l’aumento della sensibilità. Una delle possibilità è quella di utilizzare fotomoltiplicatori al Silicio. Essi dovranno operare a temperature di circa 170 K e avere buona efficienza di rivelazione per fotoni di lunghezza d’onda di circa 175 nm. Questo lavoro di tesi si colloca nell’ambito di tale progetto di ricerca e sviluppo. In particolare ho lavorato per sviluppare un codice in ambiente LabVIEW capace di monitorare diversi parametri di un setup sperimentale di test di SiPM in Xeno. Il setup è stato infine utilizzato per effettuare prime misure di guadagno del SiPM in una camera a vuoto.