Apleistoje aukso kasykloje, esančioje už mylios nuo Leedo, Pietų Dakotoje, Viskonsino-Madisono universiteto inžinieriai ir fizikai dirba kameroje, kurioje yra 10 tonų skysto ksenono. Jie tikisi, kad požeminėje kasykloje, kur eksperimentinė erdvė bus apsaugota nuo saulės dalelių ir kosminės spinduliuotės, jie pirmą kartą gali aptikti tamsiąją medžiagą.
Jau paskelbėme išsamią tamsiosios materijos paslapties analizę šiuolaikinės fizikos požiūriu. Pradinė hipotezė pasirodė dar 1930-aisiais, kai astronomai suprato, kad galaktikai trūksta gravitacijos jėgos, kad išlaikytų savo struktūrą tik dėl matomų šaltinių - žvaigždžių, planetų, juodųjų skylių ir t. T. iki šiol to nebuvo įmanoma aptikti, jo egzistavimas buvo išspręstas tik naudojant gravitacinius matematinius modelius. Tačiau astronomai mano, kad iš tikrųjų visatoje gali būti penkis kartus daugiau tamsiosios medžiagos nei matomosios. UW-Madisono komanda nusprendė nutraukti šį neapibrėžtumą.
Pietų Dakotos aukso kasyklos eksperimentas vadinamas LUX-ZEPLIN, arba trumpai - LZ. Tai išplėstinė ankstesnio „Large Underground Xenon“(LUX) eksperimento ir „ZEPLIN“tamsiosios materijos programos versija. Idėja yra aptikti tamsiosios medžiagos dalelę, kai ji sąveikauja su ksenono atomu, sukeldama grandinės reakciją kameroje, kuri galiausiai išskirs ultravioletinę šviesą ir išlaisvins elektronų pliūpsnį. Iš karto po to, kai skystas ksenonas užsidegs, virš jo esančioje kameroje esančios ksenono dujos sureaguos skleisdamos elektronus ir skleisdamos antrą, ryškesnį šviesos impulsą. Prie projekto dirbantys fizikai jį apibūdina kaip „varpą“, kuris skambės veikiamas tamsiosios materijos dalelės.
"Tamsiosios materijos dalelės gali būti čia pat, kambaryje, eidamos per galvą ir galbūt kartais susidurdamos su kai kuriais atomais", - pranešime spaudai sakė UW-Madisono fizikos profesorius Duncanas Carlsmithas.
Scheminis LUX-ZEPLIN požeminės laboratorijos vaizdavimas
Šio mėnesio pradžioje Energetikos departamentas patvirtino paskutinius LZ statybų etapus aukso kasykloje, oficialiai pavadintoje Sanfordo požeminių tyrimų centru. Tuo tarpu mokslininkai dirba su mažesniu prototipo įtaisu, kad užtikrintų, jog „didžiajam“LZ pasirodžius 2020 m., Jis nebus jautrus trukdžiams.
Siekdama užtikrinti, kad niekas, išskyrus tamsiąją medžiagą, sąveikautų su skystu ksenonu, komanda kuria dvi išorines kameras, skirtas aptikti ir pašalinti visas užterštas daleles. Kamera bus pripildyta 10 tonų skysto ksenono ir daugiau nei 500 fotodaugintuvo vamzdžių - vakuuminių vamzdžių, kurie yra itin jautrūs šviesos detektoriai ir stebės LZ. Jei kas nors kitas, išskyrus tamsiąją medžiagą, sugadina likusį ksenoną, detektoriai turės parodyti, kad tai klaidingas pavojaus signalas.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kai tik bus paruošta instaliacija požeminėje kasykloje ir pradėtas eksperimentas, beliks tik palaukti. Fizikai ieškos silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių arba WIMP, kurie yra hipotetiniai tamsiosios materijos elementai. Manoma, kad dažniausiai WIMP praeina per įprastą medžiagą be jokių pėdsakų, tačiau jie kartais gali susidurti su paprastomis dalelėmis.
LUX-ZEPLIN projekto dalyviai surinko miniatiūrinę būsimos instaliacijos kopiją. Prieš atlikdami visuotinį eksperimentą, turite jį išbandyti naudodami mažesnį ir brangesnį modelį.
LZ išliks mažiausiai penkerius metus, tačiau visi tikisi, kad jis pirmą kartą sugebės aptikti WIMP arba kitaip juos išskirti kaip eterinę medžiagą, sudarančią tamsiąją medžiagą. Kiti eksperimentai Viskonsino „IceCube“dalelių astrofizikos centre, taip pat projektai Italijoje ir Kinijoje, atlieka savus eksperimentus, kad surastų tiesioginių tamsiosios materijos egzistavimo įrodymų. UW-Madisono fizikai taip pat naudoja „Large Hadron Collider“bandydami aptikti tamsiąją medžiagą, kuri susidaro susidūrus didelės energijos dalelėms. Tamsiosios materijos atradėjų lenktynės įsibėgėjo!
Jei galėsime rasti ir išmatuoti šią medžiagą, įgysime didesnį supratimą apie tai, kaip veikia Visata, nei bet kada anksčiau. Gali būti, kad tamsioji materija sudaro daugiau nei 25 procentus viso kosmoso, o atradus specifines medžiagos savybes, ji gali atskleisti paslaptis, kurios ilgai buvo paslėptos nuo mūsų.