Przełom w eksperymencie z ciemną materią: technologia z Münster w użyciu!

Przełom w eksperymencie z ciemną materią: technologia z Münster w użyciu!

Wyzwania współczesnej fizyki są różnorodne, ale poszukiwanie ciemnej materii jest jednym z największych. Ciemna materia stanowi około 85 procent materii we wszechświecie, ale jak dotąd nie ma na nią bezpośrednich dowodów. Jednak znalezienie hipotetycznych cząstek, które mogą być odpowiedzialne za ciemną materię, wymaga najnowocześniejszych technologii. Uniwersytet w Münster może pochwalić się w tym kontekście niezwykłym osiągnięciem: systemem destylacji stosowanym w eksperymencie z ciemną materią „XENONnT” w podziemnym laboratorium Gran Sasso we Włoszech. Podobnie jak Uniwersytet w Münster zgłoszone celem tej techniki jest wykrycie niezwykle rzadkich interakcji cząstek, które mogłyby dostarczyć informacji o naturze ciemnej materii.

Celem tej innowacyjnej technologii jest redukcja radioaktywności radonu. Radon to radioaktywny gaz, który wytwarza niepożądane sygnały zakłócające w detektorach, utrudniając pomiar poszukiwanych sygnałów. Aby temu przeciwdziałać, zespół kierowany przez prof. dr Christiana Weinheimera z Uniwersytetu w Münster opracował system destylacji kriogenicznej, który redukuje stężenie radonu w detektorze do spektakularnych 430 atomów radonu na tonę ciekłego ksenonu. Wartość ta jest miliard razy niższa od naturalnej radioaktywności organizmu człowieka, co znacznie poprawia jakość pomiarów. Głośny Prąd stwardnienia rozsianego Sygnały zakłócające powodowane przez radon są obecnie tak rzadkie, że można je porównywać z zakłóceniami powodowanymi przez neutrina pochodzące ze Słońca.

Przełomy technologiczne i współpraca międzynarodowa

Konstrukcja detektora XENONnT została zoptymalizowana w celu zapewnienia doskonałej czystości stosowanego ciekłego ksenonu. Detektor działa w temperaturze około minus 95 stopni Celsjusza i zawiera 8,5 tony ksenonu. Zastosowanie ultraczystych materiałów znacznie redukuje sygnały zakłócające, czyniąc ten projekt pionierem w badaniach ciemnej materii. Jednocześnie opracowana technologia otwiera nowe perspektywy dla większych, bardziej czułych detektorów, takich jak planowane obserwatorium ciekłego ksenonu XLZD, które będzie pracować z dziesięciokrotnie większą ilością ksenonu. Te technologiczne kamienie milowe zostały wsparte współpracą międzynarodową, w której rolę odgrywają również niemieckie instytucje badawcze. Badania otrzymują wsparcie Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) i Federalnego Ministerstwa Badań, Technologii i Przestrzeni Kosmicznej.

Oprócz opracowywania sprzętu w eksperymentach badane są również rozwiązania w zakresie oprogramowania do kontroli niepożądanego szumu tła. Naukowcy pracują nad algorytmami, które będą w stanie identyfikować zdarzenia związane z radonem, a tym samym zachować integralność danych. Chociaż eksperyment XENON1T osiągnął początkowy sukces w tym kierunku, podobnie jak w jednym Artykuły o tapetach Radon wspomniano, kolejny eksperyment XENONnT będzie jeszcze skuteczniejszy w redukcji radonu dzięki ulepszeniom konstrukcji detektora.

Podsumowując, postęp w ograniczaniu zakłóceń radonu w eksperymencie XENONnT nie tylko zwiększa dokładność pomiarów, ale także kładzie podwaliny pod przyszłe przełomy w badaniach ciemnej materii. Dzięki nowym rozwiązaniom technicznym naukowcy z Uniwersytetu w Münster robią znaczący krok w kierunku lepszego zrozumienia Wszechświata.