Ingrid Fadelli , Phys.org

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriLZ mərkəzi detektoru Sanford Laboratoriyasındakı təmiz otaqda montajdan sonra, yeraltı səyahətinə başlamazdan əvvəl. LZ mərkəzi detektorunda -100 dərəcə Selsi temperaturunda 7 ton maye ksenon var. Detektorun içindəki fotodetektorlar tək fotonlara və aktiv həcmdə yaradılmış tək elektronlara həssasdır. Bu fotonlar və elektronlar maye ksenonla qarşılıqlı əlaqədə olan qaranlıq maddə hissəciyi tərəfindən yaradıla bilər. Kredit: Metyu Kapust, Sanford Yeraltı Tədqiqat Qurumu.

İşığı buraxmayan, udmayan və əks etdirməyən bir maddə növü olan qaranlıq maddənin kainatın kütləsinin çox hissəsini təşkil edəcəyi proqnozlaşdırılır. Nəzəri proqnozlar onun bolluğuna işarə etsə də, bu çətin maddənin aşkarlanması indiyə qədər çox çətin olub, tərkibini və mənşəyini sirr olaraq qoyub.

Geniş araşdırılan fərziyyələrdən biri qaranlıq maddənin zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklərdən və ya qısaca WIMP-lərdən ibarət olmasıdır . Bu hissəciklərin yalnız cazibə qüvvəsi və potensial olaraq zəif nüvə qüvvələri vasitəsilə adi maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olması nəzəriyyəsi var .

LUX-ZEPLIN (LZ) təcrübəsi iki fazalı ksenon vaxt proyeksiya kamerası kimi tanınan mürəkkəb detektordan istifadə edərək WIMP-lərin mövcudluğu ilə bağlı siqnalların axtarışına yönəlmiş genişmiqyaslı tədqiqat işidir. Təcrübədə iştirak edən tədqiqatçılar bu yaxınlarda kosmik şüalarla toqquşduqdan sonra enerji qazana biləcək daha yüngül qaranlıq maddə hissəciklərinə daha sərt məhdudiyyətlər qoyan Physical Review Letters adlı bir məqalədə ən son tapıntılarını dərc etdilər.

LZ əməkdaşlığının bir hissəsi olan Yongheng Xu Phys.org-a deyib: “Bu işin əsas elmi məqsədi adi WIMP-lərdən daha yüngül qaranlıq maddə hissəciklərinin aşkarlanması imkanlarını araşdırmaq idi”.

“Daha yüngül qaranlıq maddə hissəciklərini gücləndirmədən adi şəraitdə araşdırmaq çətinləşir. Konseptuallaşdırma nəzəriyyəçilərlə davam edən müzakirələr vasitəsilə formalaşdı, bu da konsepsiyanı dəqiqləşdirməyə və LZ Eksperimentində mümkün eksperimental imzaları müəyyən etməyə kömək etdi.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=11&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1753248036&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-lux-zeplin-stringent-constraints-cosmic.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzOC4wLjcyMDQuMTU4Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiXV0sMF0.&dt=1753248036424&bpp=1&bdt=32101&idt=43&shv=r20250721&mjsv=m202507210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1753166590%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C750x280&nras=1&correlator=6825079203724&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1854&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=4800&eid=31093518%2C31093577%2C95362655%2C95365881%2C95366915%2C95359266%2C31093566%2C95366849%2C95366363&oid=2&pvsid=7273467358384102&tmod=1691608682&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeE%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&fsb=1&dtd=72

LZ təcrübəsi artıq hipotetik qaranlıq maddə hissəciklərinin axtarışında mühüm irəliləyişlər əldə edib. Bu yaxınlarda, LZ əməkdaşlığı WIMP-lərə bu günə qədər ən sərt məhdudiyyətləri qoydu, lakin təcrübədə istifadə olunan detektor digər qaranlıq maddə namizədlərini axtarmaq üçün də istifadə edilə bilər.

LZ əməkdaşlığının bir hissəsi olan Aiham Al Musalhi izah etdi: “Detektor müxtəlif yeni və ya nadir fiziki hadisələrə qarşı görünməmiş həssaslıq nümayiş etdirir və biz hissəciklərin qaranlıq maddəsinin axtarışını genişləndirmək üçün bundan tam istifadə etmək niyyətindəyik”.

“Aşağı kütləli qaranlıq maddə hissəcikləri ilə qarşılıqlı əlaqəni aşkar etmək çətin ola bilər, ona görə də biz Süd Yolunda kosmik şüalarla səpilmələrin onları daha əlçatan enerji rejiminə qaldırmaq üçün kifayət qədər enerji verdiyi ssenarini nəzərdən keçiririk. Bu, bir növ beysbol stadionunun kənarında evdən qaçan qaçışları tutmaq üçün düşərgəyə bənzəyir.”

LZ əməkdaşlığı tərəfindən istifadə edilən detektor Cənubi Dakotadakı Sanford Yeraltı Tədqiqat Facilityində (SURF) yerləşən ikifazalı maye ksenon zaman proyeksiya kamerasıdır, maye və qaz ksenonla doldurulmuş kameradır. Bu detektor kiçik işıq parıltılarını və hissəciklərin ksenon atomları ilə qarşılıqlı əlaqəsi zamanı yaranan ionlaşma siqnallarını aşkar edə bilir.

“Axtarışımızda biz kosmik şüalar tərəfindən nisbi sürətə çatan qaranlıq maddə hissəciklərinin səbəb ola biləcəyi nadir nüvə geri çəkilmə hadisələrini axtardıq – standart qaranlıq maddə modellərindən kənarda qeyri-ənənəvi, lakin perspektivli bir imza” dedi Xu.

LZ təcrübəsinin bir hissəsi olaraq, Xu, Al Musalhi və onların həmkarları SURF-də toplanmış məlumatlarda xüsusi aşağı enerji imzaları axtarırdılar. Bu, onların detektorunun içərisindəki sıx maye ksenondakı qaranlıq maddə hissəcikləri və nüvələr arasında toqquşma nəticəsində yaranacağını gözlədikləri imzalardır.Qaranlıq maddə siqnalını təqlid edə bilən xarici radioaktivliyə veto qoymaq üçün istifadə edilən LZ Xarici Detektoruna baxırıq. Sağ tərəfdə mavi bir işarə göstərən boru, qrup gözlənilən qaranlıq maddə siqnalını kalibrləmək üçün detektora neytronları göndərmək üçün istifadə etdiyi DD neytron borusudur. Neytronlar Adelphi Technologies, Inc. deuterium-deuterium (DD) birləşmə neytron generatorundan istifadə etməklə istehsal olunur. Kredit: Metyu Kapust, Sanford Yeraltı Tədqiqat Qurumu.

“Biz bu imzaları iki fazalı ksenon zaman proyeksiya kameramızda müşahidə edə bilirik ki, bu kamera iki fotoçoğaltıcı boru massivi vasitəsilə fərdi fotonları və elektronları aşkar edə bilir” dedi Al Musalhi.

“Bu siqnalların təbiəti – qaranlıq maddə namizədindən asılı olaraq fərqlənir – ədəbiyyatdakı bir çox nəzəri iş, eləcə də kosmik şüa ölçmələri ilə məlumatlandırılan simulyasiyalar tərəfindən yaxşı proqnozlaşdırılır.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Tədqiqatçılar araşdırdıqları qarşılıqlı təsirlərlə əlaqəli ola biləcək hər hansı həddindən artıq hadisə müşahidə etməsələr də, nəticədə kosmik şüalarla toqquşmalarla gücləndirilə bilən qaranlıq maddə hissəciklərinə yeni məhdudiyyətlər qoydular. Gələcək eksperimental sınaqlarda onlar detektorun işlədiyi vaxtı artıracaq, eyni zamanda digər qaranlıq maddə namizədlərini axtaracaqlar.

“Hazırda biz məlumatlarımız və fon modelləri arasında əlamətdar razılığa nail oluruq” dedi Xu. “Bu, detektor və onun reaksiyası haqqında ətraflı anlayışımızı vurğulayır. Bu nəzarət səviyyəsi təkcə bizim sıfır nəticəmizə inam verir, həm də parametr məkanının əvvəllər araşdırılmamış bölgəsində mənalı məhdudiyyətlər qoymağa imkan verir – gələcək qaranlıq maddə axtarışlarını daha perspektivli istiqamətlərə yönəltməyə kömək edir.”

LZ əməkdaşlığı tərəfindən dərc edilən yeni nəticələr tezliklə 1 GeV/c²-dən aşağı kütlələri olan kosmik şüa ilə gücləndirilmiş qaranlıq maddə hissəciklərinin digər axtarışlarını məlumatlandıra bilər. Əslində, komanda bu hissəciklərin adi maddə ilə nə dərəcədə qarşılıqlı əlaqədə ola biləcəyinə yeni məhdudiyyətlər qoydu və 90% etibarlılıq səviyyəsi ilə 3,9×10⁻³³ sm²-dən daha güclü qarşılıqlı təsirləri istisna etdi.

“Nadir fiziki hadisələr üçün hər hansı bir axtarışda olduğu kimi, sıfır nəticə mütləq pis bir şey deyil; o, bizə hara baxmamağımızı bildirir ( hansı modelləri indi sınaqdan keçirmişik və istisna etmişik)” dedi Al Musalhi. “Biz bu xüsusi modellər üçün əhəmiyyətli miqdarda parametr sahəsini istisna etdik, baxmayaraq ki, daha uzun iş qrafiki və daha böyük yeni nəsil detektorlarla araşdırmaq üçün çox şey var.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=3984658916&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=11&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1753248036&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-lux-zeplin-stringent-constraints-cosmic.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KUE7QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzOC4wLjcyMDQuMTU4Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM4LjAuNzIwNC4xNTgiXV0sMF0.&dt=1753248036425&bpp=1&bdt=32102&idt=60&shv=r20250721&mjsv=m202507210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1753166589%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1753166590%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6825079203724&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4819&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=4800&eid=31093518%2C31093577%2C95362655%2C95365881%2C95366915%2C95359266%2C31093566%2C95366849%2C95366363&oid=2&pvsid=7273467358384102&tmod=1691608682&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeE%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&fsb=1&dtd=64

LZ əməkdaşlığı hazırda SURF-də yerləşən detektorun həssaslığını daha da yaxşılaşdırmaq üçün hələ də işləyir. Gələcəkdə eksperiment qaranlıq maddənin təbiətinə potensial olaraq yeni işıq salmaqla müxtəlif qaranlıq maddə modellərinin etibarlılığını sınaqdan keçirə bilər.

“Möhtəşəm detektorumuz haqqında dərin anlayışı inkişaf etdirərək, onun imkanlarını daha da artırmaq istərdik” dedi Xu. “Biz bu güclü aləti kainatın ən sakit guşələrində gizlənən yeni fizikanın axtarışını davam etdirərək detektorumuzda nadir və ekzotik hadisələrə səbəb olan daha geniş yeni fizikaya yönəltməkdən məmnunuq .”

LZ təcrübəsinin 2028-ci ilə qədər davam edəcəyi gözlənilir. Daha çox məlumat toplamaqla, tədqiqatçılar gələcək qaranlıq maddə axtarışlarının diqqət yetirməli olduğu parametr sahəsini daha da daralda bilərlər.

“Bu təhlili təkmilləşdirmək üçün həmişə daha çox iş görülməlidir, məsələn, Yerin fırlanması ilə bağlı qalaktik kosmik şüaların istiqamətliliyindən istifadə etmək , bu, siqnalın gündəlik gündüz modulyasiyasını yaradacaq və əhatə dairəsini daha da daraltacaq” dedi Əl Musalhi.

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: J. Aalbers və digərləri, LUX-ZEPLIN Təcrübəsindən Kosmik Şüalarla Gücləndirilmiş Qaranlıq Materiyaya Yeni Məhdudiyyətlər, Fiziki İcmal Məktubları (2025). DOI: 10.1103/nr92-jvt3 .

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

© 2025 Science X Network