Gjennombrudd i eksperimentet med mørk materie: Münster-teknologi i bruk!

Gjennombrudd i eksperimentet med mørk materie: Münster-teknologi i bruk!

Utfordringene i moderne fysikk er mangfoldige, men letingen etter mørk materie er en av de største. Mørk materie utgjør omtrent 85 prosent av materien i universet, men har så langt forblitt uten direkte bevis. Men å finne de hypotetiske partiklene som kan være ansvarlige for mørk materie krever banebrytende teknologier. Universitetet i Münster har en bemerkelsesverdig utvikling å vise til i denne sammenhengen: et destillasjonssystem som brukes i eksperimentet med mørk materie «XENONnT» i Gran Sasso underjordiske laboratoriet i Italia. Som universitetet i Münster rapportert, er målet med denne teknikken å oppdage ekstremt sjeldne partikkelinteraksjoner som kan gi informasjon om naturen til mørk materie.

Fokuset for denne innovative teknologien er reduksjon av radonradioaktivitet. Radon er en radioaktiv gass som skaper uønskede interferenssignaler i detektorer, noe som gjør det vanskelig å måle signalene du leter etter. For å motvirke dette utviklet et team ledet av prof. Dr. Christian Weinheimer fra Universitetet i Münster et kryogent destillasjonssystem som reduserer radonkonsentrasjonen i detektoren til spektakulære 430 radonatomer per tonn flytende xenon. Denne verdien er en milliard ganger lavere enn den naturlige radioaktiviteten til menneskekroppen, noe som forbedrer kvaliteten på målingene betydelig. Høyt MS-strøm Interferenssignalene forårsaket av radon er nå så sjeldne at de kan sammenlignes med interferensen forårsaket av nøytrinoer fra solen.

Teknologiske gjennombrudd og internasjonalt samarbeid

Strukturen til XENONnT-detektoren er optimalisert for å sikre utmerket renhet av det flytende xenonet som brukes. Detektoren fungerer ved rundt minus 95 grader Celsius og inneholder 8,5 tonn xenon. Bruken av ultrarene materialer reduserer interferenssignaler betydelig, noe som gjør dette prosjektet til en pioner innen forskning på mørk materie. Samtidig åpner den utviklede teknologien for nye perspektiver for større, mer følsomme detektorer, som det planlagte flytende xenonobservatoriet XLZD, som skal jobbe med ti ganger så mye xenon. Disse teknologiske milepælene ble støttet av internasjonale samarbeid hvor også tyske forskningsinstitusjoner spiller en rolle. Forskningen mottar støtte fra European Research Council (ERC) og Federal Ministry for Research, Technology and Space.

I tillegg til maskinvareutvikling, undersøkes også programvareløsninger for å kontrollere uønsket bakgrunnsstøy i forsøkene. Forskere jobber med algoritmer som kan identifisere radonhendelser og dermed opprettholde dataintegriteten. Mens XENON1T-eksperimentet har oppnådd første suksess i denne retningen, som i en Artikler om Radon bakgrunnsbilder nevnt, vil det påfølgende XENONnT-eksperimentet være enda mer effektivt for å redusere radongass på grunn av dets forbedringer i detektordesignet.

Oppsummert, fremgangen i å redusere radoninterferens i XENONnT-eksperimentet øker ikke bare målenøyaktigheten, men legger også grunnlaget for fremtidige gjennombrudd innen forskning på mørk materie. Med de nye tekniske løsningene tar forskere ved Universitetet i Münster et betydelig skritt nærmere en bedre forståelse av universet.