Genombrott i experimentet med mörk materia: Münster-teknik i bruk!

Genombrott i experimentet med mörk materia: Münster-teknik i bruk!

Den moderna fysikens utmaningar är olika, men sökandet efter mörk materia är en av de största. Mörk materia utgör cirka 85 procent av materien i universum, men har hittills varit utan direkta bevis. Men att hitta de hypotetiska partiklarna som kan vara ansvariga för mörk materia kräver spjutspetsteknik. Universitetet i Münster har en anmärkningsvärd utveckling att visa i detta sammanhang: ett destillationssystem som används i experimentet med mörk materia "XENONnT" i Gran Sassos underjordiska laboratorium i Italien. Som universitetet i Münster rapporterad, är målet med denna teknik att upptäcka extremt sällsynta partikelinteraktioner som kan ge information om naturen hos mörk materia.

Fokus för denna innovativa teknik är minskningen av radonradioaktivitet. Radon är en radioaktiv gas som skapar oönskade störsignaler i detektorer, vilket gör det svårt att mäta de signaler du letar efter. För att motverka detta utvecklade ett team under ledning av prof. Dr. Christian Weinheimer från universitetet i Münster ett kryogent destillationssystem som minskar radonkoncentrationen i detektorn till spektakulära 430 radonatomer per ton flytande xenon. Detta värde är en miljard gånger lägre än den naturliga radioaktiviteten i människokroppen, vilket avsevärt förbättrar kvaliteten på mätningarna. Högt MS-ström Störningssignalerna som orsakas av radon är nu så sällsynta att de är jämförbara med störningarna som orsakas av neutriner från solen.

Tekniska genombrott och internationellt samarbete

Strukturen på XENONnT-detektorn har optimerats för att säkerställa utmärkt renhet hos det flytande xenon som används. Detektorn arbetar på runt minus 95 grader Celsius och innehåller 8,5 ton xenon. Användningen av ultrarena material minskar avsevärt störsignaler, vilket gör detta projekt till en pionjär inom forskning om mörk materia. Samtidigt öppnar den utvecklade tekniken för nya perspektiv för större, känsligare detektorer, som det planerade flytande xenonobservatoriet XLZD, som ska arbeta med tio gånger så mycket xenon. Dessa tekniska milstolpar stöddes av internationella samarbeten där även tyska forskningsinstitutioner spelar en roll. Forskningen får stöd från European Research Council (ERC) och Federal Ministry for Research, Technology and Space.

Förutom hårdvaruutveckling undersöks även mjukvarulösningar för att kontrollera oönskat bakgrundsljud i experimenten. Forskare arbetar med algoritmer som kan identifiera radonhändelser och därmed upprätthålla dataintegriteten. Medan XENON1T-experimentet har nått initial framgång i denna riktning, som i ett Artiklar om Radon Wallpapers nämnt, kommer det efterföljande XENONnT-experimentet att vara ännu effektivare för att minska radongas på grund av dess förbättringar av detektordesignen.

Sammanfattningsvis, framstegen med att minska radoninterferensen i XENONnT-experimentet ökar inte bara mätnoggrannheten, utan lägger också grunden för framtida genombrott inom forskning om mörk materia. Med de nya tekniska lösningarna tar forskare vid universitetet i Münster ett betydande steg närmare en bättre förståelse av universum.