Izrāviens tumšās vielas eksperimentā: tiek izmantota Minsteres tehnoloģija!

Izrāviens tumšās vielas eksperimentā: tiek izmantota Minsteres tehnoloģija!

Mūsdienu fizikas izaicinājumi ir dažādi, taču tumšās matērijas meklējumi ir viens no lielākajiem. Tumšā matērija veido apmēram 85 procentus no Visuma matērijas, taču līdz šim tā ir palikusi bez tiešiem pierādījumiem. Tomēr, lai atrastu hipotētiskās daļiņas, kas varētu būt atbildīgas par tumšo vielu, ir nepieciešamas progresīvas tehnoloģijas. Minsteres universitātei šajā kontekstā ir jāparāda ievērojama attīstība: destilācijas sistēma, kas tiek izmantota tumšās vielas eksperimentā “XENONnT” Gran Sasso pazemes laboratorijā Itālijā. Tāpat kā Minsteres universitāte ziņots, šīs tehnikas mērķis ir atklāt ārkārtīgi retas daļiņu mijiedarbības, kas varētu sniegt informāciju par tumšās vielas dabu.

Šīs novatoriskās tehnoloģijas uzmanības centrā ir radona radioaktivitātes samazināšana. Radons ir radioaktīva gāze, kas rada nevēlamus traucējumu signālus detektoros, apgrūtinot meklēto signālu mērīšanu. Lai to novērstu, komanda, kuru vadīja profesors Dr. Christian Weinheimer no Minsteres universitātes, izstrādāja kriogēnas destilācijas sistēmu, kas samazina radona koncentrāciju detektorā līdz iespaidīgiem 430 radona atomiem uz tonnu šķidrā ksenona. Šī vērtība ir miljards reižu zemāka par cilvēka ķermeņa dabisko radioaktivitāti, kas būtiski uzlabo mērījumu kvalitāti. Skaļi MS strāva Radona radītie traucējumu signāli tagad ir tik reti, ka tie ir salīdzināmi ar traucējumiem, ko rada saules neitrīno.

Tehnoloģiskie sasniegumi un starptautiskā sadarbība

XENONnT detektora struktūra ir optimizēta, lai nodrošinātu izcilu izmantotā šķidrā ksenona tīrību. Detektors darbojas ap mīnus 95 grādiem pēc Celsija un satur 8,5 tonnas ksenona. Īpaši tīru materiālu izmantošana ievērojami samazina traucējumu signālus, padarot šo projektu par pionieri tumšās vielas izpētē. Tajā pašā laikā izstrādātā tehnoloģija paver jaunas perspektīvas lielākiem, jutīgākiem detektoriem, piemēram, plānotajai šķidrā ksenona observatorijai XLZD, kas darbosies ar desmit reizes lielāku ksenona daudzumu. Šos tehnoloģiskos pagrieziena punktus atbalstīja starptautiska sadarbība, kurā arī Vācijas pētniecības iestādes spēlē savu lomu. Pētījums saņem atbalstu no Eiropas Pētniecības padomes (ERC) un Federālās pētniecības, tehnoloģiju un kosmosa ministrijas.

Papildus aparatūras izstrādei eksperimentos tiek pētīti arī programmatūras risinājumi nevēlama fona trokšņa kontrolei. Pētnieki strādā pie algoritmiem, kas var identificēt radona notikumus un tādējādi saglabāt datu integritāti. Lai gan XENON1T eksperiments ir guvis sākotnējos panākumus šajā virzienā, tāpat kā vienā Raksti par radona tapetēm minēts, nākamais XENONnT eksperiments būs vēl efektīvāks radona gāzes samazināšanā, pateicoties tā uzlabojumiem detektora dizainā.

Rezumējot, XENONnT eksperimenta radona traucējumu samazināšanas progress ne tikai palielina mērījumu precizitāti, bet arī liek pamatu nākotnes atklājumiem tumšās vielas pētījumos. Ar jaunajiem tehniskajiem risinājumiem Minsteres universitātes zinātnieki sper nozīmīgu soli tuvāk Visuma labākai izpratnei.