Ultra hassas karanlık madde dedektörü piyasaya sürüldü

LUX-ZEPLİN (LZ) Deney Ekibi bugün ilk bilim denemesinin sonuçlarını açıkladı; Deney, dünyanın en hassas karanlık madde detektörü ve bu ilk çalışmada herhangi bir karanlık madde bulamamasına rağmen, ekip deneyin beklendiği gibi çalıştığını doğruladı.

LZ deney dedektörü, güneyin altına gömülü, her biri 1.5 m yüksekliğinde ve 1.5 m genişliğinde iç içe sıvı ksenon tanklarından oluşuyordu. Dakota. Fikir, uzaydan geçen bir karanlık madde parçacığının sonunda ksenon atomlarından birinden sekerek, deney tarafından kaydedilen bir flaşta elektronların düşmesine neden olmasıdır. Tank, arka plan gürültüsünü azaltmak için yaklaşık bir mil yerin altına gömüldü. Bugünkü duyuru, 25 Aralık’tan 12 Mayıs’a kadar süren 60 günlük veri toplamanın ardından geldi.

Santa Barbara’daki California Üniversitesi’nden fizikçi Hugh Lippincott, “Parçacık fiziği standartlarına göre çok, çok düşük enerjili sıçramalar arıyoruz. Görünürse çok, çok nadir bir süreç” dedi. LZ ekibinin bir üyesi, bugün bir basın toplantısında. 10 milyon ışıkyılı içindeki karanlık madde ve bu ışık yılının sonunda sadece bir etkileşim bekliyoruz.”

Karanlık madde, evrenin yaklaşık %27’sini oluşturuyor gibi görünen bilinmeyen şeyler için kullanılan genel terimdir. Sıradan madde ile nadiren etkileşime girer, bu nedenle bizim için “karanlığı”. Ama var olduğunu biliyoruz çünkü doğrudan tespit edilemese de kozmik ölçeklerde görülebilen yerçekimi etkileri var. (NASA iyi anlaşıldı Burada.)

Karanlık madde için birçok aday var. Biri WIMP veya zayıf etkileşimli büyük parçacıktır. Diğerlerinin aksine Eksenler veya karanlık fotonlar gibi karanlık madde hipotezleridalga gibi davranabilecek kadar küçük ve dağınık olan WIMP’lerin kütlesi vardır, ancak sıradan madde ile nadiren etkileşime girerler. Bunu keşfetmek için, devam eden diğer tüm fiziği hemen hemen susturan bir cihaza ihtiyacınız var.

LZ çok hassastır, bu da onu bu tür geçici ve seyrek etkileşimleri algılamak için iyi yapar. Sanford Yeraltı Araştırma Tesisi’ne göre deney, selefi olan büyük yeraltı Xenon deneyinden 30 kat daha büyük ve 100 kat daha hassas. Serbest bırakmak. Lippincott, LZ’nin “etkili bir soğan” olduğunu ve deneyin her katmanının WIMP ile potansiyel bir etkileşimi maskeleyebilecek gürültüye karşı yalıtılmış olduğunu söyledi.

Berkeley Lab fizikçisi ve LZ ekibi üyesi Aaron Manalisay, “İşbirliği dedektörün tepkisini kalibre etmek ve anlamak için birlikte iyi çalıştı” dedi. basın bülteni. “Birkaç aydır yürüttüğümüz ve COVID kısıtlamaları sırasında zaten bu kadar önemli sonuçlar almış olmamız etkileyici.”

60 günlük LZ deneyi tarafından yapılan birçok keşiften 335’i umut verici görünüyordu, ancak hiçbirinin WIMP olmadığı ortaya çıktı. Bu, WIMP’nin olmadığı anlamına gelmez, ancak tartışmanın büyük bir bölümünü ortadan kaldırır. (Karanlık madde detektörlerinin yaptığı işin özü budur: yavaş yavaş parçacıkların kütlesini ekarte ederler. yapamam oluyor.) Birkaç fizikçi yakın zamanda Gizmodo’ya şunları söyledi: Parçacık fiziğindeki bir sonraki büyük keşfin LZ gibi bir karanlık madde dedektöründen geleceğini düşünüyorlar.

Bu bilimsel yarış, 1000 günlük bir zaman çizelgesi olması beklenen şeyi başlattı. Son tur da kör değildi, böylece Team LZ teknolojinin nasıl davrandığını izleyebilir. Beklendiği gibi çalıştığı için, bir sonraki bilimsel çalışmanın sonuçları “tuzlanmış” veya sahte sinyallerle biberlenmiş olacaktı. önyargıyı azaltmak.

Önümüzdeki yıllarda yirmi kat daha fazla veri toplanacak, bu nedenle belki de Wimpy WIMP’ler sonunda varlıklarının müziğiyle yüzleşmek zorunda kalacaklar. Sonra tekrar, orada hiç bulunmamış olabilirler. Bakmadan bilemeyiz.

Daha fazlası: Higgs bozonundan 10 yıl sonra, fizik için bir sonraki büyük şey ne?