Mokslininkai praneša apie svarbų pasiekimą tamsiosios materijos paieškose: Kanados SNOLAB požeminėje laboratorijoje įrengtas eksperimentas „SuperCDMS“ sėkmingai pasiekė darbinę, itin žemą temperatūrą. Tai laikoma kritiniu etapu prieš pradedant pilnavertį detektorių derinimą ir duomenų rinkimą artimiausiais mėnesiais.
„SuperCDMS“ įrengtas giliai po žeme netoli Sadberio, kad būtų maksimaliai sumažintas kosminių spindulių ir natūralios aplinkos radiacijos triukšmas. Tokie foniniai signalai gali užgožti ypač silpnus reiškinius, kurių ieškoma bandant aptikti tamsiosios materijos daleles.
Tamsioji materija yra viena didžiausių šiuolaikinės kosmologijos mįslių: pagal stebėjimus ji turėtų sudaryti apie 85 proc. visos Visatos materijos, tačiau tiesioginių jos aptikimo įrodymų iki šiol nėra. Idėja apie nematomą masę sustiprėjo dar praėjusio amžiaus antroje pusėje, kai galaktikų sukimosi greičiai parodė, kad matomos medžiagos gravitacijos nepakanka paaiškinti jų dinamikai.
Temperatūra, atverianti naują jautrumą
Esminis žingsnis šiam eksperimentui buvo pasiekti vadinamąją bazinę temperatūrą, kuri yra tūkstantosios laipsnio dalies virš absoliutaus nulio. Tokiose sąlygose detektorių viduje sumažėja šiluminiai virpesiai, todėl tampa įmanoma registruoti itin mažus energijos impulsus, potencialiai kylančius nuo retų dalelių sąveikų.
„Bazinių temperatūrų pasiekimas yra didžiulis etapas daugiametėje kampanijoje kuriant mažo fono infrastruktūrą, kurioje veiks mūsų jautrūs kriogeniniai kietojo kūno detektoriai“, – sakė „SuperCDMS“ atstovė spaudai, Minesotos universiteto profesorė Priscilla Cushman.
„Tokiose žemose temperatūrose mūsų įdiegti detektoriai gali ištirti visiškai naują parametrų sritį, kur gali slėptis lengviausios tamsiosios materijos dalelės“, – sakė P. Cushman.
Kaip veikia „SuperCDMS“?
Eksperimento šerdis yra jautrūs detektoriai, įrengti masyviame, kelių metrų dydžio cilindriniame skyde iš itin grynų medžiagų sluoksnių. Šis skydas skirtas apsaugoti nuo neutronų, gama spinduliuotės ir kitų dalelių, kurios gali sukurti klaidingus signalus.
Pasiekus reikiamą temperatūrą, komanda pereina prie kelių mėnesių truksiančio detektorių paleidimo ir kalibravimo. Šiame etape bus tikrinami kanalai, optimizuojami nustatymai ir vertinama, ar sistema stabiliai veikia itin mažo triukšmo režimu.
Kur link juda tamsiosios materijos paieškos
Pastaraisiais metais didelė dalis eksperimentų, ieškančių vadinamųjų WIMP tipo dalelių, nepateikė patvirtinančių rezultatų, todėl mokslininkai vis aktyviau plečia paieškas į mažesnių masių sritį. „SuperCDMS“ yra projektuojamas būtent taip, kad būtų ypač jautrus silpnesniems, lengvesniems kandidatams, kurių signalai anksčiau galėjo būti tiesiog per menki aptikimui.
Svarbi dalis bus ir duomenų analizė: Minesotos universiteto tyrėjai prisidėjo kurdami DI paremtus metodus bei analizės technikas, kurios vėliau padės greičiau atskirti galimus retus signalus nuo foninių reiškinių. Be tamsiosios materijos, tokio lygio jautrumas gali praversti tiriant retus izotopus ir naujus dalelių sąveikos scenarijus, kai energijos pokyčiai yra itin maži.
Nors tai dar nėra tamsiosios materijos aptikimas, bazinės temperatūros pasiekimas reiškia, kad vienas technologiškai sudėtingiausių etapų įveiktas. Artimiausias išbandymas bus stabilus darbas realiomis sąlygomis ir tai, ar itin mažo fono aplinka leis užfiksuoti reiškinius, kurių mokslas laukia dešimtmečius.
Šaltiniai:
– https://cse.umn.edu/college/news/experiment-reaches-critical-temperature-unlock-search-dark-matter
– https://supercdms.slac.stanford.edu/
– https://www.snolab.ca/
– https://science.nasa.gov/universe/dark-matter-dark-energy/dark-matter/
Leave a Reply