Průlom v experimentu s temnou hmotou: Münsterská technologie se používá!

Průlom v experimentu s temnou hmotou: Münsterská technologie se používá!

Výzvy moderní fyziky jsou rozmanité, ale hledání temné hmoty je jednou z největších. Temná hmota tvoří asi 85 procent hmoty ve vesmíru, ale zatím zůstala bez přímých důkazů. Nalezení hypotetických částic, které by mohly být zodpovědné za temnou hmotu, však vyžaduje špičkové technologie. Univerzita v Münsteru má v této souvislosti pozoruhodný vývoj: destilační systém, který se používá v experimentu s temnou hmotou „XENONnT“ v podzemní laboratoři Gran Sasso v Itálii. Stejně jako univerzita v Münsteru hlášeno, cílem této techniky je odhalit extrémně vzácné interakce částic, které by mohly poskytnout informace o povaze temné hmoty.

Těžištěm této inovativní technologie je snížení radioaktivity radonu. Radon je radioaktivní plyn, který vytváří nežádoucí rušivé signály v detektorech a ztěžuje tak měření hledaných signálů. Aby tomu zabránil, tým vedený prof. Dr. Christianem Weinheimerem z univerzity v Münsteru vyvinul kryogenní destilační systém, který snižuje koncentraci radonu v detektoru na působivých 430 atomů radonu na tunu kapalného xenonu. Tato hodnota je miliardkrát nižší než přirozená radioaktivita lidského těla, což výrazně zlepšuje kvalitu měření. Hlasitý MS proud Rušivé signály způsobené radonem jsou nyní tak vzácné, že jsou srovnatelné s interferencí způsobenou neutriny ze slunce.

Technologické průlomy a mezinárodní spolupráce

Struktura detektoru XENONnT byla optimalizována tak, aby byla zajištěna vynikající čistota použitého kapalného xenonu. Detektor pracuje při teplotě kolem minus 95 stupňů Celsia a obsahuje 8,5 tuny xenonu. Použití ultračistých materiálů výrazně snižuje rušivé signály, díky čemuž je tento projekt průkopníkem ve výzkumu temné hmoty. Vyvinutá technologie zároveň otevírá nové perspektivy pro větší, citlivější detektory, jako je například plánovaná observatoř kapalného xenonu XLZD, která bude pracovat s desetinásobkem xenonu. Tyto technologické milníky byly podpořeny mezinárodní spoluprací, v níž hrají roli i německé výzkumné instituce. Výzkum získává podporu od Evropské rady pro výzkum (ERC) a Spolkového ministerstva pro výzkum, technologie a vesmír.

Kromě vývoje hardwaru se v rámci experimentů zkoumají i softwarová řešení pro kontrolu nežádoucího šumu na pozadí. Výzkumníci pracují na algoritmech, které dokážou identifikovat radonové události a tím zachovat integritu dat. Zatímco experiment XENON1T dosáhl počátečního úspěchu v tomto směru, stejně jako v jednom Články o Radonových tapetách Jak již bylo zmíněno, následný experiment XENONnT bude ještě efektivnější při snižování radonového plynu díky vylepšení konstrukce detektoru.

Stručně řečeno, pokrok ve snižování rušení radonu v experimentu XENONnT nejen zvyšuje přesnost měření, ale také pokládá základy pro budoucí průlomy ve výzkumu temné hmoty. S novými technickými řešeními dělají vědci z univerzity v Münsteru významný krok blíže k lepšímu pochopení vesmíru.