Preboj v eksperimentu s temno snovjo: tehnologija Münster v uporabi!

Preboj v eksperimentu s temno snovjo: tehnologija Münster v uporabi!

Izzivi sodobne fizike so različni, a iskanje temne snovi je eden največjih. Temna snov predstavlja približno 85 odstotkov snovi v vesolju, vendar je doslej ostala brez neposrednih dokazov. Vendar iskanje hipotetičnih delcev, ki bi lahko bili odgovorni za temno snov, zahteva najsodobnejše tehnologije. Univerza v Münstru ima v tem kontekstu izjemen razvoj, ki ga lahko pokaže: destilacijski sistem, ki se uporablja v poskusu temne snovi "XENONnT" v podzemnem laboratoriju Gran Sasso v Italiji. Kot Univerza v Münstru poročali, cilj te tehnike je zaznati izjemno redke interakcije delcev, ki bi lahko zagotovile informacije o naravi temne snovi.

Težišče te inovativne tehnologije je zmanjšanje radioaktivnosti radona. Radon je radioaktivni plin, ki ustvarja neželene signale motenj v detektorjih, zaradi česar je težko izmeriti signale, ki jih iščete. Da bi se temu izognili, je skupina pod vodstvom prof. dr. Christiana Weinheimerja z Univerze v Münstru razvila sistem kriogene destilacije, ki zmanjša koncentracijo radona v detektorju na spektakularnih 430 atomov radona na tono tekočega ksenona. Ta vrednost je milijardokrat nižja od naravne radioaktivnosti človeškega telesa, kar bistveno izboljša kakovost meritev. Glasno MS tok Interferenčni signali, ki jih povzroča radon, so zdaj tako redki, da so primerljivi z motnjami, ki jih povzročajo sončni nevtrini.

Tehnološki preboji in mednarodno sodelovanje

Struktura detektorja XENONnT je bila optimizirana za zagotavljanje odlične čistosti uporabljenega tekočega ksenona. Detektor deluje pri okoli minus 95 stopinjah Celzija in vsebuje 8,5 tone ksenona. Uporaba ultra čistih materialov znatno zmanjša signale motenj, zaradi česar je ta projekt pionir v raziskavah temne snovi. Hkrati pa razvita tehnologija odpira nove perspektive za večje, občutljivejše detektorje, kot je načrtovani observatorij za tekoči ksenon XLZD, ki bo deloval z desetkrat večjo količino ksenona. Te tehnološke mejnike so podprla mednarodna sodelovanja, pri katerih imajo vlogo tudi nemške raziskovalne ustanove. Raziskavo podpirata Evropski raziskovalni svet (ERC) in Zvezno ministrstvo za raziskave, tehnologijo in vesolje.

Poleg razvoja strojne opreme se v poskusih preiskujejo tudi programske rešitve za nadzor neželenega hrupa v ozadju. Raziskovalci delajo na algoritmih, ki lahko prepoznajo dogodke radona in tako ohranijo celovitost podatkov. Medtem ko je poskus XENON1T dosegel začetni uspeh v tej smeri, kot v enem Članki o ozadjih Radon omenjeno, bo kasnejši poskus XENONnT še bolj učinkovit pri zmanjševanju plina radona zaradi izboljšav v zasnovi detektorja.

Če povzamemo, napredek pri zmanjševanju motenj radona v eksperimentu XENONnT ne samo povečuje natančnost meritev, ampak tudi postavlja temelje za prihodnje preboje v raziskavah temne snovi. Z novimi tehničnimi rešitvami so znanstveniki z Univerze v Münstru naredili pomemben korak bližje k boljšemu razumevanju vesolja.