Läbimurre tumeaine eksperimendis: kasutusel Münsteri tehnoloogia!

Läbimurre tumeaine eksperimendis: kasutusel Münsteri tehnoloogia!

Kaasaegse füüsika väljakutsed on mitmekesised, kuid tumeaine otsimine on üks suurimaid. Tumeaine moodustab umbes 85 protsenti universumi ainest, kuid on seni jäänud otseste tõenditeta. Tumeaine eest vastutavate hüpoteetiliste osakeste leidmine nõuab aga tipptasemel tehnoloogiaid. Münsteri ülikoolil on selles kontekstis märkimisväärne areng: destilleerimissüsteem, mida kasutatakse tumeaine eksperimendis "XENONnT" Gran Sasso maa-aluses laboris Itaalias. Nagu Münsteri ülikool teatatud, selle tehnika eesmärk on tuvastada üliharuldased osakeste interaktsioonid, mis võiksid anda teavet tumeaine olemuse kohta.

Selle uuendusliku tehnoloogia fookuses on radooni radioaktiivsuse vähendamine. Radoon on radioaktiivne gaas, mis tekitab detektorites soovimatuid häiresignaale, muutes otsitavate signaalide mõõtmise keeruliseks. Selle vastu võitlemiseks töötas Münsteri ülikooli professor dr Christian Weinheimeri juhitud meeskond välja krüogeense destilleerimissüsteemi, mis vähendab radooni kontsentratsiooni detektoris suurejooneliselt 430 radooni aatomini ühe tonni vedela ksenooni kohta. See väärtus on miljard korda väiksem kui inimkeha loomulik radioaktiivsus, mis parandab oluliselt mõõtmiste kvaliteeti. Valju MS praegune Radoonist põhjustatud häiresignaalid on praegu nii haruldased, et need on võrreldavad päikese neutriinode tekitatud häiretega.

Tehnoloogilised läbimurded ja rahvusvaheline koostöö

XENONnT detektori struktuur on optimeeritud, et tagada kasutatava vedela ksenooni suurepärane puhtus. Detektor töötab umbes miinus 95 kraadi Celsiuse järgi ja sisaldab 8,5 tonni ksenooni. Ülipuhaste materjalide kasutamine vähendab märkimisväärselt häiresignaale, muutes selle projekti tumeaine uurimise teerajajaks. Ühtlasi avab arendatud tehnoloogia uusi perspektiive suurematele ja tundlikumatele detektoritele, nagu kavandatav vedela ksenooni vaatluskeskus XLZD, mis hakkab töötama kümme korda suurema ksenoonisisaldusega. Neid tehnoloogilisi verstaposte toetas rahvusvaheline koostöö, milles on oma osa ka Saksamaa teadusasutustel. Uurimist toetavad Euroopa Teadusnõukogu (ERC) ja föderaalne teadus-, tehnoloogia- ja kosmoseministeerium.

Lisaks riistvaraarendusele uuritakse katsetes ka tarkvaralahendusi soovimatu taustmüra kontrollimiseks. Teadlased töötavad algoritmide kallal, mis suudavad tuvastada radoonisündmusi ja seega säilitada andmete terviklikkust. Kuigi XENON1T eksperiment on saavutanud selles suunas esialgse edu, nagu ühes Artiklid radooni taustapiltide kohta mainitud, on järgnev XENONnT eksperiment radoonigaasi vähendamisel veelgi tõhusam tänu selle detektori disaini täiustamisele.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et XENONnT eksperimendi käigus saavutatud edu radoonihäirete vähendamisel ei suurenda mitte ainult mõõtmise täpsust, vaid paneb aluse ka tulevastele läbimurretele tumeaine uurimisel. Uute tehniliste lahendustega astuvad Münsteri ülikooli teadlased olulise sammu lähemale universumi paremale mõistmisele.