Connect with us

Znanost

Foto: Kolaboracija XENON / Creative Commons / Izvor: Science Daily

Astrofizika

Tiha potraga za tamnom materijom


Rezultati prvog testiranja XENON1T uređaja pokazuju da se radi o najosjetljivijim detektorom tamne tvari na Zemlji. Osjetljivost detektora – podzemnog promatrača koji čeka koliziju koja bi potvrdila hipotezu – proizlazi iz njegove veličine i iz njegove “tišine”. Zaštićen stijenama i vodom te pročišćen sofisticiranim sustavom, detektor je demonstrirao rekordno nisku razinu radioaktivnosti, mnogo redova veličine ispod okolnog materijala na Zemlji.

“Vidimo vrlo kvalitetne podatke s ovog detektora, što nam govori da radi savršeno”, rekao je Ethan Brown, član XENON1T kolaboracije, i izvanredni profesor fizike, primijenjene fizike i astronomije na Politehničkom insitutu Rensselaer.

O tamnoj tvari teoretizira se kao o jednom od osnovnih sastojaka svemira, pet puta obilnijem od obične tvari. No, budući da se ne može vidjeti i rijetko je u interakciji s običnom tvari, njeno postojanje nikad nije potvrđeno. Nekoliko astronomskih mjerenja potkrijepilo je postojanje tamne tvari, što je dovelo do svjetskog nastojanja da se izravno promotre interakcije čestica tamne tvari s običnom tvari. Do danas, interakcije su se pokazale tako slabima da su izbjegle izravnu detekciju, što je tjeralo znanstvenike da grade sve osjetljivije detektore.

Od 2006. godine, XENON kolaboracija napravila je tri uzastopno sve osjetljivija detektora u Podzemnom laboratoriju Gran Sasso (LNGS) u Italiji, a XENON1T najuspješniji je dosadašnji poduhvat, i najveći detektor tog tipa ikada sagrađen. Interakcije čestica u tekućem ksenonu uzrokuju sitne bljeskove svjetlosti, a detektor treba uhvatiti te bljeskove u rijetkim prilikama kada se čestice tamne tvari sudare s ksenonskom jezgrom.

No, druge interakcije su daleko češće. Da bi se detektor u što većoj mjeri zaštitio od prirodne radioaktivnosti u pećini, nalazi se unutar kriostata koji je uronjen u spremnik vode. Planina iznad podzemnog laboratorija pruža dodatnu zaštitu detektora od kozmičkih zraka. No, čak i sa zaštitom od vanjskog svijeta, zagađivači pronađu put do ksenona iz materijala od kojih je detektor izrađen. Brown je osmislio sustav pročišćavanja koji neprekidno čisti ksenon u detektoru.

“Ako je ksenon prljav, nećemo vidjeti signal sudara s tamnom tvari”, rekao je Brown. “Održavanje ksenona čistim jedan je od glavnih izazova ovog eksperimenta, i moj rad uključuje razvoj novih tehnika i tehnologija kako bi se zadržao korak u sukobljavanju s tim izazovom.”

Brown također pomaže u kalibriranju detektora kako bi se osiguralo da su snimljene interakcije pravilo identificirane. U rijetkim slučajevima, primjerice, signal sa gama zrake može pristupiti očekivanom signalu čestice tamne tvari, a pravilna kalibracija pomaže u isključivanju sličnih lažnih pozitivnih signala.

U radu “Rezultati prvog pretraživanja tamne tvari iz XENON1T eksperimenta” objavljenom na arXiv.org i predanom za objavljivanje, kolaboracija je predstavila rezultate 34-dnevnog rada XENON1T od studenog 2016. do siječnja 2017. godine. Dok rezultati ne uključuju otkrivanje čestica tamne tvari – poznate kao “slabo interaktivne masivne čestice” – kombinacija rekordno niskih razina radioaktivnosti i veličine detektora ukazuje na izvanredni potencijal otkrića u godinama koje dolaze.

“Nova faza u utrci za otkrivanje tamne tvari upravo je počela, zahvaljujući detektoru XENON1T”, rekla je Elena Aprile, profesorica na Sveučilištu Kolumbija i glasnogovornica projekta. “Ponosni smo što smo na samom čelu utrke s ovim zadivljujućim detektorom, prvim takve vrste.”

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Astrofizika

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh