Proveržis tamsiosios medžiagos eksperimente: naudojama Miunsterio technologija!

Proveržis tamsiosios medžiagos eksperimente: naudojama Miunsterio technologija!

Šiuolaikinės fizikos iššūkiai yra įvairūs, tačiau tamsiosios medžiagos paieška yra viena didžiausių. Tamsioji medžiaga sudaro apie 85 procentus visatos materijos, tačiau iki šiol liko be tiesioginių įrodymų. Tačiau norint rasti hipotetines daleles, kurios gali būti atsakingos už tamsiąją medžiagą, reikalingos pažangiausios technologijos. Šiame kontekste Miunsterio universitetas turi nepaprastą pažangą: distiliavimo sistemą, kuri naudojama tamsiosios medžiagos eksperimente „XENONnT“ Gran Sasso požeminėje laboratorijoje Italijoje. Kaip ir Miunsterio universitetas pranešė, šios technikos tikslas – aptikti itin retas dalelių sąveikas, kurios galėtų suteikti informacijos apie tamsiosios medžiagos prigimtį.

Šios naujoviškos technologijos tikslas – radono radioaktyvumo mažinimas. Radonas yra radioaktyvios dujos, kurios sukuria nepageidaujamus trikdžių signalus detektoriuose, todėl sunku išmatuoti ieškomus signalus. Norėdami tai neutralizuoti, komanda, vadovaujama prof. dr. Christiano Weinheimerio iš Miunsterio universiteto, sukūrė kriogeninę distiliavimo sistemą, kuri sumažina radono koncentraciją detektoriuje iki įspūdingų 430 radono atomų tonai skysto ksenono. Ši vertė milijardą kartų mažesnė už natūralų žmogaus organizmo radioaktyvumą, o tai ženkliai pagerina matavimų kokybę. Garsiai MS srovė Radono sukeliami trukdžių signalai dabar yra tokie reti, kad juos galima palyginti su trukdžiais, kuriuos sukelia neutrinai iš saulės.

Technologiniai laimėjimai ir tarptautinis bendradarbiavimas

XENONnT detektoriaus struktūra buvo optimizuota siekiant užtikrinti puikų naudojamo skysto ksenono grynumą. Detektorius veikia maždaug minus 95 laipsnių Celsijaus temperatūroje ir jame yra 8,5 tonos ksenono. Itin grynų medžiagų naudojimas žymiai sumažina trukdžių signalus, todėl šis projektas yra tamsiosios medžiagos tyrimų pradininkas. Kartu sukurta technologija atveria naujas perspektyvas didesniems, jautresniems detektoriams, tokiems kaip planuojama skysto ksenono observatorija XLZD, kuri veiks su dešimt kartų daugiau ksenono. Šie technologiniai etapai buvo paremti tarptautiniu bendradarbiavimu, kuriame vaidmenį atlieka ir Vokietijos mokslinių tyrimų institucijos. Tyrimą remia Europos mokslinių tyrimų taryba (ERC) ir Federalinė mokslinių tyrimų, technologijų ir kosmoso ministerija.

Be aparatinės įrangos kūrimo, eksperimentuose taip pat tiriami programinės įrangos sprendimai, skirti kontroliuoti nepageidaujamą foninį triukšmą. Mokslininkai dirba su algoritmais, kurie gali nustatyti radono įvykius ir taip išlaikyti duomenų vientisumą. Nors XENON1T eksperimentas pasiekė pradinės sėkmės šia kryptimi, kaip ir viename Straipsniai apie Radono tapetai Minėtas, vėlesnis XENONnT eksperimentas bus dar efektyvesnis mažinant radono dujas, nes patobulinta detektoriaus konstrukcija.

Apibendrinant galima teigti, kad XENONnT eksperimento metu pasiekta pažanga mažinant radono trukdžius ne tik padidina matavimo tikslumą, bet ir sudaro pagrindą būsimiems tamsiosios medžiagos tyrimų proveržiams. Su naujais techniniais sprendimais Miunsterio universiteto mokslininkai žengia reikšmingą žingsnį arčiau geresnio visatos supratimo.