XENON1T, nejcitlivější detektor na Zemi, který vyhledává tmavou hmotu WIMP, uvolňuje svůj první výsledek

XENON1T - Enlightening the Dark - Short Version (Červenec 2019).

Anonim

"Nejlepším výsledkem dosud temné hmoty - a právě jsme začali." Takhle vědci za XENON1T, nyní nejcitlivější experiment na téma temné hmoty na celém světě, komentovali svůj první výsledek z krátkého 30denního cyklu, který dnes představil vědecká komunita.

Tmavá hmota je jednou ze základních složek vesmíru, pětkrát víc než obyčejná hmota. Několik astronomických měření potvrdilo existenci temné hmoty, což vedlo k celosvětovému úsilí pozorovat interakci částic tmavé hmoty s obyčejnou hmotou v extrémně citlivých detektorech, což by potvrdilo její existenci a osvětlila její vlastnosti. Nicméně tyto interakce jsou tak slabé, že unikly přímému odhalení až do tohoto okamžiku, nucovaly vědce postavit detektory, které jsou stále citlivější. Spolupráce XENON, která s detektorem XENON100 v minulosti vedla pole již několik let, je nyní zpět na frontě s experimentem XENON1T. Výsledek z prvního krátkého 30denního cyklu ukazuje, že tento detektor má novou rekordně nízkou hladinu radioaktivity, o mnoho řádů pod okolními materiály na Zemi. S celkovou hmotností asi 3200 kg je XENON1T největším detektorem tohoto typu, který byl kdy postaven. Kombinace výrazně zvýšené velikosti s mnohem nižším pozadím znamená vynikající potenciál objevení temné hmoty v příštích letech.

Spolupráce XENON se skládá ze 135 výzkumníků z USA, Německa, Itálie, Švýcarska, Portugalska, Francie, Nizozemska, Izraele, Švédska a Spojených arabských emirátů. Nejnovější detektor rodiny XENON byl od podzimu 2016 ve vědeckém provozu v podzemní laboratoři LNGS. Jediné, co vidíte při návštěvě podzemního experimentálního místa, je teď obrovská válcová kovová nádrž plná ultračisté vody, která chrání detektor na jeho centrum a třípatrovou vysokou průhlednou budovu přeplněnou vybavením, aby detektor běžel.

Centrální detektor XENON1T, tzv. Tekutá xenonová projekční komora (LXeTPC), není viditelný. Sedí v kryostatu uprostřed nádrže na vodu, plně ponořený, aby co nejvíce chránil před přirozenou radioaktivitou v jeskyni. Kryostat udržuje xenon při teplotě -95 ° C bez zmražení okolní vody. Hora nad laboratoří dále chrání detektor, zabraňuje poruchám kosmickými paprsky. Stínění z vnějšího světa však nestačí, protože všechny materiály na Zemi obsahují drobné stopy přirozené radioaktivity. Byla proto věnována mimořádná pozornost tomu, aby byly nalezeny, vybírány a zpracovávány materiály detektoru, aby se dosáhlo co nejnižšího radioaktivního obsahu. Laura Baudisová, profesorka na univerzitě v Curychu a profesor Manfred Lindner z Max-Planckova institutu pro jadernou fyziku v Heidelbergu, zdůrazňují, že to umožnilo XENON1T dosáhnout rekordního "ticha", které je nutné naslouchat za velmi slabý hlas temnoty hmota.

Interakce částic v kapalném xenonu vede k malým zábleskům světla. To je to, co vědci XENON zaznamenávají a studují, aby odvodili polohu a energii interagujících částic a zda by to mohlo být tmavá hmota. Prostorové informace umožňují výzkumníkům vybrat si interakce, které se vyskytují v jednovidovém centrálním jádře detektoru.

Okolní xenon dále chrání jádrový xenonový cíl před všemi materiály, které již mají drobné přežívající radioaktivní kontaminující látky. Navzdory krátkému 30dennímu vědeckému běhu, citlivost XENON1T již překonala citlivost jakéhokoli jiného experimentu v terénu a zkoumání neprozkoumaného území temné hmoty. "WIMP se v tomto prvním hledání s XENON1T neprojevili, ale také jsme je nečekali tak brzy, " říká Elena Aprile, profesorka Columbia University a mluvčí projektu. "Nejlepší zprávou je, že experiment pokračuje v akumulaci vynikajících dat, což nám umožní velmi brzy otestovat hypotézu WIMP v oblasti hmoty a průřezu s normálními atomy jako nikdy předtím. Nová fáze v závodu na detekci tmy záležitost s ultra nízkým pozadím masivních detektorů na Zemi právě začíná s XENON1T. Jsme hrdí na to, že jsme v popředí závodu s tímto úžasným detektorem, prvním svého druhu. "

menu
menu