Doorbraak in het donkere materie-experiment: Münster-technologie in gebruik!

Doorbraak in het donkere materie-experiment: Münster-technologie in gebruik!

De uitdagingen van de moderne natuurkunde zijn divers, maar de zoektocht naar donkere materie is een van de grootste. Donkere materie maakt ongeveer 85 procent uit van de materie in het heelal, maar daar is tot nu toe geen direct bewijs voor. Voor het vinden van de hypothetische deeltjes die verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor donkere materie zijn echter geavanceerde technologieën nodig. De Universiteit van Münster heeft in deze context een opmerkelijke ontwikkeling te laten zien: een destillatiesysteem dat wordt gebruikt in het donkere materie-experiment “XENONnT” in het ondergrondse laboratorium Gran Sasso in Italië. Zoals de Universiteit van Münster gemeld Het doel van deze techniek is het detecteren van uiterst zeldzame deeltjesinteracties die informatie kunnen verschaffen over de aard van donkere materie.

De focus van deze innovatieve technologie ligt op de vermindering van radonradioactiviteit. Radon is een radioactief gas dat ongewenste stoorsignalen creëert in detectoren, waardoor het moeilijk wordt om de signalen te meten waarnaar u op zoek bent. Om dit tegen te gaan heeft een team onder leiding van prof. dr. Christian Weinheimer van de Universiteit van Münster een cryogeen destillatiesysteem ontwikkeld dat de radonconcentratie in de detector reduceert tot een spectaculaire 430 radonatomen per ton vloeibaar xenon. Deze waarde is een miljard keer lager dan de natuurlijke radioactiviteit van het menselijk lichaam, wat de kwaliteit van de metingen aanzienlijk verbetert. Luidruchtig MS actueel De stoorsignalen veroorzaakt door radon zijn inmiddels zo zeldzaam dat ze vergelijkbaar zijn met de interferentie veroorzaakt door neutrino’s van de zon.

Technologische doorbraken en internationale samenwerking

De structuur van de XENONnT-detector is geoptimaliseerd om een ​​uitstekende zuiverheid van het gebruikte vloeibare xenon te garanderen. De detector werkt bij ongeveer min 95 graden Celsius en bevat 8,5 ton xenon. Het gebruik van ultrazuivere materialen vermindert interferentiesignalen aanzienlijk, waardoor dit project een pionier is in het onderzoek naar donkere materie. Tegelijkertijd opent de ontwikkelde technologie nieuwe perspectieven voor grotere, gevoeligere detectoren, zoals het geplande vloeibare xenon-observatorium XLZD, dat met tien keer zoveel xenon zal werken. Deze technologische mijlpalen werden ondersteund door internationale samenwerkingsverbanden waarin ook Duitse onderzoeksinstellingen een rol spelen. Het onderzoek krijgt steun van de European Research Council (ERC) en het federale ministerie van Onderzoek, Technologie en Ruimtevaart.

Naast hardwareontwikkeling worden in de experimenten ook softwareoplossingen onderzocht om ongewenst achtergrondgeluid te beheersen. Onderzoekers werken aan algoritmen die radongebeurtenissen kunnen identificeren en zo de gegevensintegriteit kunnen behouden. Terwijl het XENON1T-experiment aanvankelijk succes in deze richting heeft behaald, zoals in één Artikelen over Radon-achtergronden Het daaropvolgende XENONnT-experiment zal zelfs nog efficiënter zijn in het verminderen van radongas dankzij de verbeteringen aan het detectorontwerp.

Samenvattend vergroot de vooruitgang bij het verminderen van radoninterferentie in het XENONnT-experiment niet alleen de meetnauwkeurigheid, maar legt het ook de basis voor toekomstige doorbraken in het onderzoek naar donkere materie. Met de nieuwe technische oplossingen zetten wetenschappers van de Universiteit van Münster een belangrijke stap dichter bij een beter begrip van het universum.