Resultat från den första körningen indikerar att XENON1T är den mest känsliga detektorn för mörk materia på jorden. Detektorns känslighet - en underjordisk bevakning som väntar på en kollision som skulle bekräfta en hypotes - härrör från både dess storlek och dess "tystnad". Skärmad av sten och vatten, och renat med ett sofistikerat system, detektorn visade en ny rekordlåg radioaktivitetsnivå, många storleksordningar under omgivande material på jorden.

"Vi ser mycket god kvalitetsdata från denna detektor, som berättar för oss att det går perfekt, sa Ethan Brown, en XENON1T Collaboration-medlem, och biträdande professor i fysik, tillämpad fysik, och astronomi vid Rensselaer Polytechnic Institute.

Mörk materia teoretiseras som en av de grundläggande beståndsdelarna i universum, fem gånger större än vanlig materia. Men eftersom det inte kan ses och sällan interagerar med vanlig materia, dess existens har aldrig bekräftats. Flera astronomiska mätningar har bekräftat förekomsten av mörk materia, vilket leder till ett globalt försök att direkt observera interaktioner mellan mörk materia och vanlig materia. Fram till nuet, interaktionerna har visat sig vara så svaga att de har undgått direkt upptäckt, tvingar forskare att bygga allt mer känsliga detektorer.

Sedan 2006, XENON Collaboration har drivit tre successivt känsligare flytande xenondetektorer i Gran Sasso Underground Laboratory (LNGS) i Italien, och XENON1T är dess mest kraftfulla satsning hittills och den största detektorn i sitt slag som någonsin byggts. Partikelinteraktioner i flytande xenon skapar små ljusglimtar, och detektorn är avsedd att fånga blixten från det sällsynta tillfälle då en mörk materia partikel kolliderar med en xenonkärna.

Men andra interaktioner är mycket vanligare. För att skydda detektorn så mycket som möjligt från naturlig radioaktivitet i grottan, detektorn (en så kallad Liquid Xenon Time Projection Chamber) sitter i en kryostat nedsänkt i en tank med vatten. Ett berg ovanför det underjordiska laboratoriet skyddar ytterligare detektorn från kosmiska strålar. Även med skydd mot omvärlden, föroreningar sipprar in i xenon från materialen som används i detektorn. Bland hans bidrag, Brown är ansvarig för ett reningssystem som kontinuerligt skrubbar xenonet i detektorn.

"Om xenonet är smutsigt, vi kommer inte att se signalen från en kollision med mörk materia, "Brown sa." Att hålla xenon ren är en av de stora utmaningarna i detta experiment, och mitt arbete innebär att utveckla nya tekniker och ny teknik för att hålla jämna steg med den utmaningen."

Brown hjälper också till med att kalibrera detektorn för att säkerställa att interaktioner som registreras kan identifieras korrekt. I sällsynta fall, till exempel, signalen från en gammastråle kan närma sig den förväntade signalen från en mörk materia partikel, och korrekt kalibrering hjälper till att utesluta liknande falska positiva signaler.

I tidningen "First Dark Matter Search Results from the XENON1T Experiment" som publicerades på arXiv.org och skickades in för publicering, samarbetet presenterade resultat av en 34 -dagars körning av XENON1T från november 2016 till januari 2017. Även om resultaten inte upptäckte partiklar av mörk materia - känd som "svagt interagerande massiva partiklar" eller "WIMP" - kombinationen av rekordlåga radioaktivitetsnivåer med storleken på detektorn innebär en utmärkt upptäcktspotential under de kommande åren.

"En ny fas i loppet för att upptäcka mörk materia med ultralåga bakgrundsmassiva detektorer på jorden har just börjat med XENON1T, sa Elena Aprile, professor vid Columbia University och projekttalesman. "Vi är stolta över att ligga i framkant av loppet med denna fantastiska detektor, den första i sitt slag. "