|
Детектор темной материи успешно выполняет измерения
|
|
|
|
В своих поисках темной материи ученые из коллаборации XENON Collaboration используют один из самых чувствительных в мире детекторов темной материи XENONnT в лаборатории Гран-Сассо Национального института ядерной физики INFN в Италии для обнаружения чрезвычайно редких взаимодействий частиц. Это может дать ключ к пониманию природы темной материи. Проблема, однако, в том, что небольшое количество естественной радиоактивности создает фоновые явления, которые могут маскировать эти слабые сигналы.
|
|
|
|
Эксперимент XENONnT позволил совершить прорыв, значительно сократив количество одного из наиболее проблемных загрязняющих веществ — радона, радиоактивного газа. Впервые исследовательской группе удалось снизить радиоактивность детектора, вызванную радоном, до уровня в миллиард раз ниже, чем очень низкая естественная радиоактивность человеческого организма.
|
|
|
|
Базовая технология, о которой консорциум XENONnT сообщает в текущем выпуске Physical Review X, была разработана командой под руководством профессора физики элементарных частиц Кристиана Вайнхаймера из Мюнстерского университета.
|
|
|
|
Эксперимент XENONnT измеряет взаимодействие гипотетически предсказанных частиц темной материи с атомами жидкого ксенона, благородного газа. 8,5-тонный детектор работает при температуре около минус 95 градусов по Цельсию глубоко под поверхностью Земли, чтобы исключить как можно больше фоновых явлений.
|
|
|
|
|
|
|
Исключительная чувствительность детектора обусловлена исключительной чистотой жидкого ксенона, достигаемой благодаря уникальной конструкции детектора и использованию сверхчистых материалов. Однако даже следы растворенного радона и продуктов его радиоактивного распада могут вызывать вспышки света, похожие на искомые сигналы. Поскольку радон, являющийся продуктом образования долгоживущих изотопов нашей Солнечной системы, присутствует практически во всех материалах, на его долю приходится значительная часть естественного радиационного облучения человека.
|
|
|
|
Чтобы еще больше снизить уровень радона, команда XENONnT разработала систему криогенной дистилляции для непрерывной очистки ксенона. Этот процесс, в частности, удаляет радон и снижает его концентрацию в ксеноне в 4 раза - всего до 430 атомов радона на тонну жидкого ксенона, как определила группа XENONnT из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге.
|
|
|
|
Таким образом, фоновые явления, вызванные радоном, примерно так же редки, как и чрезвычайно редкий фон, вызванный нейтрино, которые образуются в результате ядерного синтеза внутри Солнца и не могут быть экранированы. Благодаря удалению радона измерения могут проводиться практически без радиоактивного фона.
|
|
|
|
"Эта технология открывает путь для создания более крупных и чувствительных детекторов, таких как планируемая обсерватория жидкого ксенона XLZD, которая будет в десять раз больше", - объясняет Вайнхаймер. "XENONnT приближает нас на один шаг к разгадке тайны темной материи".
|
|
|
|
Источник
|
