XENONダークマター直接探索実験
2019年4月には, XENON CollaborationはXENON1T検出器の測定結果としてNatureに、キセノン124原子核に関して2つのニュートリノを伴う二重電子捕獲現象(double electron capture)の初観測を報告しました 。この現象の観測された半減期は宇宙年齢よりも長く、キセノンを用いた検出器の、ダークマター以外の極稀事象研究への応用範囲の広さ示す結果です。
XENON1T検出器は2016年に観測を開始、2018年末に次世代検出器XENONnT検出器 の建設のために観測を終えました。
2020年6月、 XENON collaborationは電子反跳事象の超過を報告ました。232事象が期待されるところ285事象が観測され、53事象の超過、統計的有意度は3.5σでした 。この超過に対して考えられる原因は3つです。太陽起源の理論上の仮想粒子アクシオン アクシオン (axions), ニュートリノの異常磁気モーメント、そして放射性同位体トリチウムの検出器への混入です。 その他にも多くのっ仮説が多くの研究者によって提唱されました。この電子反跳事象の超過は2022年7月に後継機であるXENONnT検出器の高精度のデータによって否定されました。
XENON実験の第2世代検出器 XENON100検出器は165 kgの液体キセノンを用い、そのうちの62 kgがダークマターへの有効質量として使用されました。背景事象の計数率に関して、設計値である 10 事象/kg/day/keVを達成しました 。XENON100検出器はイタリアのグラン・サッソ国立研究所 の水深相当3100mの地下実験施設で2008年に設置されました。
2008年から行われたXENON100検出器を用いた測定の結果、2012年には65 GeV/cの質量をもつWIMPと核子との散乱断面積に対して2.0×10 cmの上限値を付けました。その他、非弾性散乱をするダークマター探索 やスピンに依存する反応 、アクシオンに対する世界最高感度での探索 なども行われました。XENON100検出器は暗黒物質検出器として最も低い背景事象計数率であ50 mDRU (1 mDRU=10 事象/kg/day/keV)を達成しました。。
XENONnT 検出器はXENON1T 検出器の後継機としてイタリアのグラン・サッソ国立研究所のホールBに建設されました。XENONnT検出器には約8トンの液体キセノンが使用されています。キセノンの質量増加に加えて、背景事象を削減・反同時計測するためのいくつかの改良が施されています。検出器は直径及び高さ10mの水タンクの中に設置されています。XENONnT検出器は2020に完成・測定を開始しました 。
2022年7月、XENON1Tで確認された電子反跳の超過について、XENONnT検出器で高精度の観測を行い、これを否定する結果を発表しました。