Amanda Morris, Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

SNOLAB-dakı Super Kriogen Qaranlıq Maddə Axtarışı işləmə temperaturuna qədər soyudu və bu da alimlərə qaranlıq maddənin ilk axtarışına hazırlaşmaq üçün təcrübənin detektorlarını kalibrləməyə başlamağa imkan verdi. Bu, SNOLAB-dakı Kub Zalının aşağısından yuxarıya baxan bir mənzərədir. Müəllif: Gerry Kingsley

Şimal-Qərb Universiteti də daxil olmaqla beynəlxalq əməkdaşlıq, kainatdakı bütün maddənin təxminən 85%-ni təşkil edən sirli maddə olan qaranlıq maddənin axtarışında mühüm bir mərhələyə çatdı. Kanadada yerin iki kilometr dərinliyində yerləşən SNOLAB-dakı Super Kriogen Qaranlıq Maddə Axtarışı ( SuperCDMS ), 17 martda açıqlandı .

Mütləq sıfırın mində bir dərəcəsindən yuxarı olan kriogen təcrübə dərin kosmosun temperaturundan təxminən 100 dəfə soyuqdur. Bu həddindən artıq soyuqluq alimlərə titrəyən atomlardan gələn istilik səs-küyünü aradan qaldırmağa və potensial olaraq qaranlıq maddənin inanılmaz dərəcədə kiçik siqnallarını təcrid etməyə imkan verir.

Bu mərhələ ilə layihə təcrübənin qurulmasından axtarışa hazırlığa keçir. Tədqiqatçılar artıq qaranlıq maddə detektorlarını işə sala bilərlər, onların superkeçirici sensorları yalnız son dərəcə aşağı temperaturlara qədər soyudulduqda işləyir. Avadanlıq düzgün işləyərsə, tək bir protonun kütləsinin təxminən yarısına bərabər olan aşağı kütləli hissəcikləri aşkar etmək üçün indiyə qədər ən yüksək həssaslıq səviyyəsinə çatmalıdır.

“Bu ultra soyuq temperatura çatmaq, təcrübəmizin böyük bir həddi keçdiyi deməkdir”, – Northwestern-dən Enectali Figueroa-Feliciano bildirib. “Detektorlar artıq işləyə biləcək qədər soyuqdur, ona görə də qaranlıq maddənin ilk axtarışına hazırlaşmaq üçün onları kalibrləməyə başlaya bilərik. Qaranlıq maddənin aşkarlanması təkcə kainatın kütləsinin böyük hissəsinin kimliyini aşkar etməyəcək, həm də çox güman ki, hissəciklər fizikasının yeni bir aləminin açarı olacaq.”

Figueroa-Feliciano Northwestern-in Weinberg İncəsənət və Elmlər Kollecində fizika və astronomiya professoru və Northwestern-in SuperCDMS rəhbəridir. Əməkdaşlığa Energetika Departamentinin SLAC Milli Akselerator Laboratoriyası rəhbərlik edir.

24 qurumdan ibarət əməkdaşlıq çərçivəsində, adi maddə ilə o qədər zəif qarşılıqlı təsir göstərən və birbaşa aşkarlamadan gizli şəkildə yayınan qaranlıq maddə hissəcikləri kateqoriyasına aid olan yüngül qaranlıq maddə hissəciklərini aşkar etmək üçün SuperCDMS dizayn edilib. Bu gizli hissəcikləri tutmaq üçün təcrübədə superkeçirici sensorlarla təchiz olunmuş ultra təmiz silikon və germanium kristallarından istifadə olunur. Əgər qaranlıq maddə hissəciyi bu kristallardan biri ilə toqquşarsa, sensorların aşkar edə biləcəyi kiçik titrəmələr və elektrik siqnalları yaratmalıdır.

Lakin əsl qaranlıq maddə qarşılıqlı təsirini tanımaq üçün elm adamları əvvəlcə hissəciklər onlara dəyəndə detektorların necə reaksiya verdiyini dəqiq başa düşməlidirlər. Northwestern-in töhfəsi də məhz buradadır.

Şimal-Qərb və Fermi Milli Sürətləndirici Laboratoriyası (Fermilab), detektorların məlum hissəcik qarşılıqlı təsirlərinə necə reaksiya verdiyini ölçmək üçün bir təcrübə apardı – bu ölçmələr məlumatları şərh etmək üçün vacib idi.

Bu ölçmələri aparmaq üçün Figueroa-Feliciano və komandası Fermilabın 106 metr aşağısında yerləşən Şimal-Qərb Eksperimental Yeraltı Sahəsini (NEXUS) inşa etdilər. NEXUS-un yeraltı yeri və qalın qurğuşun qalxanı onu qaranlıq maddə hissəciklərindən gələn kiçik siqnallara müdaxilə edə biləcək kosmik şüalardan qoruyur.

Keçən payız Figueroa-Feliciano və əməkdaşları NEXUS-dan istifadə edərək radiasiyanın kvant kompüterlərində və qabaqcıl hissəcik detektorlarında istifadə olunan kövrək kvant cihazları olan superkeçirici kubitlərə necə təsir etdiyini araşdırdılar . İndi isə komanda SNOLAB təcrübəsində gözlənilən qarşılıqlı təsirləri simulyasiya etmək üçün sahənin yeraltı mövqeyindən, neytron şüasından və xüsusi neytron detektorundan istifadə edir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklərdən xəbərdar olun .

Figueroa-Feliciano bildirib ki, “Bu kombinasiya NEXUS-a şüadan gələn neytronları detektordakı qaranlıq maddə hadisələri üçün əvəzedici kimi istifadə etməyə imkan verir. Bu xüsusi qurğu bizə detektorları kalibrləməyə və SNOLAB-da aparılan qaranlıq maddə təhlili üçün vacib olan ionlaşma məhsuldarlığı adlanan bir kəmiyyəti ölçməyə imkan verir. Bu ölçmələr olmadan aşkar edilmiş siqnalın qaranlıq maddədən, yoxsa adi fon hissəciklərindən olduğunu müəyyən edə bilməzdik.”

Qaranlıq maddədən başqa, SuperCDMS, misli görünməmiş həssaslığı sayəsində alimlərə əvvəllər əlçatmaz olan enerji miqyaslarını araşdırmağa və hətta tamamilə yeni növ hissəcik qarşılıqlı təsirlərini aşkar etməyə imkan verəcək.

Detektorların dizaynına kömək edən SLAC alimi Noah Kurinsky dedi: “Əvvəlki SuperCDMS Soudan təcrübəsində (Minnesota ştatında) olduğundan daha çox sensorla, yeni simulyasiya alətləri və süni intellektlə dəstəklənən yenidənqurma ilə birlikdə məlumatlar əvvəlcə planlaşdırdığımızdan daha zəngin olacaq. Hər gün yeni olacaq; bu, ilk gündən yeni bir elmdir.”

Əsas anlayışlar

Kosmik şüalar və astropartikulyar hissəciklərKriogenika və vakuum texnologiyasıSoyutma və tələ qurmaHissəcik məlumatlarının təhliliHissəcik detektorlarıZərrəciklər fizikası

Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilir