Prelom v experimente s temnou hmotou: Münsterská technológia sa používa!

Prelom v experimente s temnou hmotou: Münsterská technológia sa používa!

Výzvy modernej fyziky sú rôznorodé, no hľadanie temnej hmoty je jednou z najväčších. Temná hmota tvorí asi 85 percent hmoty vo vesmíre, no doteraz zostala bez priamych dôkazov. Nájdenie hypotetických častíc, ktoré by mohli byť zodpovedné za temnú hmotu, si však vyžaduje špičkové technológie. Univerzita v Münsteri má v tomto kontexte pozoruhodný vývoj: destilačný systém, ktorý sa používa v experimente s temnou hmotou „XENONnT“ v podzemnom laboratóriu Gran Sasso v Taliansku. Ako Univerzita v Münsteri nahlásené, cieľom tejto techniky je odhaliť extrémne zriedkavé interakcie častíc, ktoré by mohli poskytnúť informácie o povahe tmavej hmoty.

Ťažiskom tejto inovatívnej technológie je zníženie rádioaktivity radónu. Radón je rádioaktívny plyn, ktorý vytvára v detektoroch nežiaduce rušivé signály, čo sťažuje meranie hľadaných signálov. Aby sa tomu zabránilo, tím vedený Prof. Dr. Christianom Weinheimerom z Univerzity v Münsteri vyvinul kryogénny destilačný systém, ktorý znižuje koncentráciu radónu v detektore na úžasných 430 atómov radónu na tonu tekutého xenónu. Táto hodnota je miliardkrát nižšia ako prirodzená rádioaktivita ľudského tela, čo výrazne zlepšuje kvalitu meraní. nahlas MS prúd Rušivé signály spôsobené radónom sú teraz také zriedkavé, že sú porovnateľné s interferenciou spôsobovanou neutrínami zo slnka.

Technologické objavy a medzinárodná spolupráca

Štruktúra detektora XENONnT bola optimalizovaná na zabezpečenie vynikajúcej čistoty použitého kvapalného xenónu. Detektor pracuje pri teplote okolo mínus 95 stupňov Celzia a obsahuje 8,5 tony xenónu. Použitie ultračistých materiálov výrazne znižuje interferenčné signály, vďaka čomu je tento projekt priekopníkom vo výskume temnej hmoty. Vyvinutá technológia zároveň otvára nové perspektívy pre väčšie, citlivejšie detektory, akým je napríklad plánované observatórium pre kvapalné xenóny XLZD, ktoré bude pracovať s desaťnásobným množstvom xenónu. Tieto technologické míľniky boli podporené medzinárodnou spoluprácou, v ktorej zohrávajú úlohu aj nemecké výskumné inštitúcie. Výskum podporuje Európska rada pre výskum (ERC) a Spolkové ministerstvo pre výskum, technológiu a vesmír.

Okrem vývoja hardvéru sa v rámci experimentov skúmajú aj softvérové ​​riešenia na kontrolu nežiaduceho hluku na pozadí. Výskumníci pracujú na algoritmoch, ktoré dokážu identifikovať radónové udalosti a tým zachovať integritu údajov. Zatiaľ čo experiment XENON1T dosiahol počiatočný úspech v tomto smere, ako v jednom Články o Radónových tapetách Ako už bolo spomenuté, následný experiment XENONnT bude ešte efektívnejší pri znižovaní radónového plynu vďaka zlepšeniu konštrukcie detektora.

Stručne povedané, pokrok v znižovaní interferencie radónu v experimente XENONnT nielen zvyšuje presnosť merania, ale tiež kladie základy pre budúce objavy vo výskume temnej hmoty. S novými technickými riešeniami robia vedci z Münsterskej univerzity významný krok bližšie k lepšiemu pochopeniu vesmíru.