Пробив в експеримента с тъмната материя: Технологията на Мюнстер се използва!

Пробив в експеримента с тъмната материя: Технологията на Мюнстер се използва!

Предизвикателствата пред съвременната физика са разнообразни, но търсенето на тъмна материя е едно от най-големите. Тъмната материя съставлява около 85 процента от материята във Вселената, но досега остава без преки доказателства. Въпреки това, намирането на хипотетичните частици, които биха могли да бъдат отговорни за тъмната материя, изисква авангардни технологии. Университетът на Мюнстер има забележително развитие, което да покаже в този контекст: система за дестилация, която се използва в експеримента с тъмна материя „XENONnT“ в подземната лаборатория Гран Сасо в Италия. Като университета в Мюнстер докладвани, целта на тази техника е да открие изключително редки взаимодействия на частици, които биха могли да предоставят информация за природата на тъмната материя.

Фокусът на тази иновативна технология е намаляването на радиоактивността на радона. Радонът е радиоактивен газ, който създава нежелани сигнали за смущения в детекторите, което затруднява измерването на сигналите, които търсите. За да противодейства на това, екип, ръководен от проф. д-р Кристиан Вайнхаймер от университета в Мюнстер, разработи система за криогенна дестилация, която намалява концентрацията на радон в детектора до грандиозните 430 радонови атома на тон течен ксенон. Тази стойност е милиард пъти по-ниска от естествената радиоактивност на човешкото тяло, което значително подобрява качеството на измерванията. Силно MS ток Сигналите за смущения, причинени от радон, сега са толкова редки, че са сравними със смущенията, причинени от неутрино от слънцето.

Технологични пробиви и международно сътрудничество

Структурата на детектора XENONnT е оптимизирана, за да осигури отлична чистота на използвания течен ксенон. Детекторът работи при около минус 95 градуса по Целзий и съдържа 8,5 тона ксенон. Използването на свръхчисти материали значително намалява сигналите за смущения, което прави този проект пионер в изследването на тъмната материя. В същото време разработената технология отваря нови перспективи за по-големи, по-чувствителни детектори, като планираната обсерватория за течен ксенон XLZD, която ще работи с десет пъти повече ксенон. Тези технологични постижения бяха подкрепени от международно сътрудничество, в което германските изследователски институции също играят роля. Изследването получава подкрепа от Европейския съвет за научни изследвания (ERC) и Федералното министерство за изследвания, технологии и космос.

В допълнение към разработването на хардуер, в експериментите се изследват и софтуерни решения за контрол на нежелания фонов шум. Изследователите работят върху алгоритми, които могат да идентифицират радонови събития и по този начин да поддържат целостта на данните. Докато експериментът XENON1T постигна първоначален успех в тази посока, като в една Статии за Radon Wallpapers Споменато, последващият експеримент XENONnT ще бъде още по-ефективен за намаляване на газа радон поради подобренията в дизайна на детектора.

В обобщение, напредъкът в намаляването на интерференцията на радон в експеримента XENONnT не само повишава точността на измерването, но също така полага основата за бъдещи пробиви в изследванията на тъмната материя. С новите технически решения учените от университета в Мюнстер правят значителна крачка по-близо до по-доброто разбиране на Вселената.