Áttörés a sötét anyag kísérletben: Münster technológia használatban!

Áttörés a sötét anyag kísérletben: Münster technológia használatban!

A modern fizika kihívásai sokfélék, de a sötét anyag keresése az egyik legnagyobb. A sötét anyag az univerzum anyagának körülbelül 85 százalékát teszi ki, de ez idáig közvetlen bizonyíték nélkül maradt. A sötét anyagért felelős hipotetikus részecskék megtalálása azonban élvonalbeli technológiákat igényel. A Münsteri Egyetem egy figyelemre méltó fejlesztést mutat be ebben az összefüggésben: egy desztillációs rendszert, amelyet a „XENONnT” sötét anyag kísérletben használnak az olaszországi Gran Sasso földalatti laboratóriumban. Mint a münsteri egyetem jelentették, ennek a technikának a célja rendkívül ritka részecskekölcsönhatások kimutatása, amelyek információt szolgáltathatnak a sötét anyag természetéről.

Ennek az innovatív technológiának a középpontjában a radon radioaktivitásának csökkentése áll. A radon egy radioaktív gáz, amely nem kívánt zavaró jeleket hoz létre a detektorokban, megnehezítve a keresett jelek mérését. Ennek ellensúlyozására a Münsteri Egyetem Prof. Dr. Christian Weinheimer vezette csapata kifejlesztett egy kriogén desztillációs rendszert, amely a detektorban a radonkoncentrációt látványos, 430 radonatomra csökkenti tonnánkénti folyékony xenonra. Ez az érték milliárdszor alacsonyabb, mint az emberi szervezet természetes radioaktivitása, ami jelentősen javítja a mérések minőségét. Hangos MS aktuális A radon által okozott interferenciajelek ma már olyan ritkák, hogy összemérhetőek a Napból érkező neutrínók által okozott interferenciával.

Technológiai áttörések és nemzetközi együttműködés

A XENONnT detektor szerkezetét úgy optimalizálták, hogy biztosítsa a felhasznált folyékony xenon kiváló tisztaságát. A detektor mínusz 95 Celsius fok körül működik, és 8,5 tonna xenont tartalmaz. Az ultratiszta anyagok használata jelentősen csökkenti az interferenciajeleket, így ez a projekt úttörő szerepet tölt be a sötét anyag kutatásában. A kifejlesztett technológia ugyanakkor új távlatokat nyit a nagyobb, érzékenyebb detektorok előtt, mint például a tervezett XLZD folyékony xenon obszervatórium, amely tízszer annyi xenonnal fog működni. Ezeket a technológiai mérföldköveket nemzetközi együttműködések támogatták, amelyekben a német kutatóintézetek is szerepet vállalnak. A kutatást az Európai Kutatási Tanács (ERC) és a Szövetségi Kutatási, Technológiai és Űrügyi Minisztérium támogatja.

A kísérletekben a hardverfejlesztés mellett a nem kívánt háttérzaj szabályozására szolgáló szoftveres megoldásokat is vizsgálják. A kutatók olyan algoritmusokon dolgoznak, amelyek képesek azonosítani a radon eseményeket, és így megőrizni az adatok integritását. Míg a XENON1T kísérlet kezdeti sikert ért el ebben az irányban, mint az egyikben Cikkek a radon háttérképekről Említettük, hogy az ezt követő XENONnT kísérlet még hatékonyabb lesz a radongáz csökkentésében a detektor tervezésének fejlesztése miatt.

Összefoglalva, a XENONnT kísérletben a radon-interferencia csökkentésében elért előrelépés nemcsak a mérési pontosságot növeli, hanem megalapozza a sötét anyag kutatásának jövőbeli áttöréseit is. Az új technikai megoldásokkal a Münsteri Egyetem tudósai jelentős lépést tesznek közelebb az univerzum jobb megértéséhez.