Läpimurto pimeän aineen kokeilussa: Münster-tekniikka käytössä!

Läpimurto pimeän aineen kokeilussa: Münster-tekniikka käytössä!

Modernin fysiikan haasteet ovat moninaiset, mutta pimeän aineen etsintä on yksi suurimmista. Pimeä aine muodostaa noin 85 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta, mutta se on toistaiseksi jäänyt ilman suoria todisteita. Pimeästä aineesta mahdollisesti vastuussa olevien hypoteettisten hiukkasten löytäminen vaatii kuitenkin huipputeknologiaa. Münsterin yliopistolla on tässä yhteydessä merkittävä kehityskulku: tislausjärjestelmä, jota käytetään pimeän aineen kokeessa "XENONnT" Gran Sasson maanalaisessa laboratoriossa Italiassa. Kuten Münsterin yliopisto raportoitu Tämän tekniikan tavoitteena on havaita erittäin harvinaisia ​​hiukkasten vuorovaikutuksia, jotka voisivat tarjota tietoa pimeän aineen luonteesta.

Tämän innovatiivisen teknologian painopiste on radonin radioaktiivisuuden vähentämisessä. Radon on radioaktiivinen kaasu, joka aiheuttaa ei-toivottuja häiriösignaaleja ilmaisimissa, mikä vaikeuttaa etsimiesi signaalien mittaamista. Tämän torjumiseksi Münsterin yliopiston professori tohtori Christian Weinheimerin johtama ryhmä kehitti kryogeenisen tislausjärjestelmän, joka vähentää ilmaisimen radonpitoisuuden näyttävään 430 radonatomiin tonnia nestemäistä ksenonia kohti. Tämä arvo on miljardi kertaa pienempi kuin ihmiskehon luonnollinen radioaktiivisuus, mikä parantaa merkittävästi mittausten laatua. äänekäs MS nykyinen Radonin aiheuttamat häiriösignaalit ovat nykyään niin harvinaisia, että ne ovat verrattavissa auringosta tulevien neutriinojen aiheuttamiin häiriöihin.

Teknologiset läpimurrot ja kansainvälinen yhteistyö

XENONnT-ilmaisimen rakenne on optimoitu varmistamaan käytetyn nestemäisen ksenonin erinomainen puhtaus. Ilmaisin toimii noin miinus 95 celsiusasteessa ja sisältää 8,5 tonnia ksenonia. Ultrapuhtaiden materiaalien käyttö vähentää merkittävästi häiriösignaaleja, mikä tekee tästä projektista pioneerin pimeän aineen tutkimuksessa. Samalla kehitetty tekniikka avaa uusia näkökulmia suuremmille, herkemmille ilmaisimille, kuten suunniteltu nestemäisen ksenonin observatorio XLZD, joka toimii kymmenen kertaa suuremmalla ksenonmäärällä. Näitä teknologisia virstanpylväitä tuettiin kansainvälisellä yhteistyöllä, jossa myös saksalaiset tutkimuslaitokset ovat mukana. Tutkimus saa tukea Euroopan tutkimusneuvostolta (ERC) ja liittovaltion tutkimus-, teknologia- ja avaruusministeriöltä.

Laitteistokehityksen lisäksi kokeissa tutkitaan myös ohjelmistoratkaisuja ei-toivotun taustamelun hallintaan. Tutkijat työskentelevät algoritmien parissa, jotka voivat tunnistaa radontapahtumat ja siten säilyttää tietojen eheyden. Vaikka XENON1T-kokeilu on saavuttanut alkumenestyksen tähän suuntaan, kuten yhdessä Artikkeleita radon-taustakuvista Mainittu, myöhempi XENONnT-koe on vieläkin tehokkaampi radonkaasun vähentämisessä ilmaisimen suunnittelun parannusten ansiosta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että XENONnT-kokeessa edistyminen radonhäiriöiden vähentämisessä ei ainoastaan ​​lisää mittaustarkkuutta, vaan luo pohjan tuleville läpimurroille pimeän aineen tutkimuksessa. Uusien teknisten ratkaisujen myötä Münsterin yliopiston tutkijat ottavat merkittävän askeleen lähemmäs maailmankaikkeuden parempaa ymmärtämistä.