Proboj u eksperimentu s tamnom tvari: Münsterska tehnologija u uporabi!

Proboj u eksperimentu s tamnom tvari: Münsterska tehnologija u uporabi!

Izazovi suvremene fizike su raznoliki, ali potraga za tamnom tvari jedan je od najvećih. Tamna tvar čini oko 85 posto materije u svemiru, ali je dosad ostala bez izravnih dokaza. Međutim, pronalaženje hipotetskih čestica koje bi mogle biti odgovorne za tamnu tvar zahtijeva vrhunske tehnologije. Sveučilište u Münsteru ima izvanredan razvoj za pokazati u ovom kontekstu: sustav destilacije koji se koristi u eksperimentu tamne tvari "XENONnT" u podzemnom laboratoriju Gran Sasso u Italiji. Kao Sveučilište u Münsteru prijavio, cilj ove tehnike je otkriti iznimno rijetke interakcije čestica koje bi mogle pružiti informacije o prirodi tamne tvari.

Fokus ove inovativne tehnologije je smanjenje radioaktivnosti radona. Radon je radioaktivni plin koji stvara neželjene signale smetnji u detektorima, što otežava mjerenje signala koje tražite. Kako bi se tome suprotstavio, tim predvođen prof. dr. Christianom Weinheimerom sa Sveučilišta u Münsteru razvio je sustav kriogene destilacije koji smanjuje koncentraciju radona u detektoru na spektakularnih 430 atoma radona po toni tekućeg ksenona. Ova vrijednost je milijardu puta niža od prirodne radioaktivnosti ljudskog tijela, što značajno poboljšava kvalitetu mjerenja. Glasno MS struja Interferencijski signali uzrokovani radonom sada su toliko rijetki da se mogu usporediti s interferencijom uzrokovanom neutrinima sa sunca.

Tehnološki iskoraci i međunarodna suradnja

Struktura XENONnT detektora je optimizirana kako bi se osigurala izvrsna čistoća korištenog tekućeg ksenona. Detektor radi na oko minus 95 stupnjeva Celzijusa i sadrži 8,5 tona ksenona. Korištenje ultra čistih materijala značajno smanjuje signale smetnji, što ovaj projekt čini pionirom u istraživanju tamne tvari. Istodobno, razvijena tehnologija otvara nove perspektive za veće, osjetljivije detektore, poput planiranog opservatorija za tekući ksenon XLZD, koji će raditi s deset puta više ksenona. Ove tehnološke prekretnice podržane su međunarodnom suradnjom u kojoj njemačke istraživačke institucije također igraju ulogu. Istraživanje dobiva potporu Europskog istraživačkog vijeća (ERC) i Saveznog ministarstva za istraživanje, tehnologiju i svemir.

Osim razvoja hardvera, u eksperimentima se istražuju i softverska rješenja za kontrolu neželjene pozadinske buke. Istraživači rade na algoritmima koji mogu identificirati događaje radona i tako održati integritet podataka. Dok je eksperiment XENON1T postigao početni uspjeh u ovom smjeru, kao u jednom Članci o radonskim tapetama Spomenuto, naredni eksperiment XENONnT bit će još učinkovitiji u smanjenju plina radona zbog poboljšanja dizajna detektora.

Ukratko, napredak u smanjenju interferencije radona u eksperimentu XENONnT ne samo da povećava točnost mjerenja, već i postavlja temelje za buduća otkrića u istraživanju tamne tvari. S novim tehničkim rješenjima znanstvenici sa Sveučilišta u Münsteru čine značajan korak bliže boljem razumijevanju svemira.