|
Детектор темной материи готов творить историю
|
|
|
|
Будущее человеческого понимания зависит от крайностей. Ученые и инженеры трудятся не покладая рук, создавая термоядерные реакторы, температура которых намного превышает температуру на Солнце, и в наших бесконечных поисках темной материи (пока еще не обнаруженного вещества, составляющего 85 процентов всей материи во Вселенной) все должно остыть - по-настоящему остыть.
|
|
|
|
В прошлом месяце суперкриогенный поиск темной материи (SuperCDMS) в лаборатории SNOLAB, расположенной на действующем никелевом руднике недалеко от Садбери, Онтарио, официально показал температуру на несколько тысячных градуса выше абсолютного нуля, что в сотни раз холоднее, чем в космосе. При такой температуре тепловое движение почти полностью прекращается, что невероятно полезно, когда ваша добыча отказывается поглощать свет и вообще почти не взаимодействует с веществом.
|
|
|
|
Расположенная на глубине 6800 футов под землей конструкция SuperCDMS представляет собой цилиндрический корпус размером 13 на 13 футов, изготовленный из сверхчистого свинца (который блокирует гамма-излучение) и полиэтилена высокой плотности (который снижает активность нейтронов). Детектор также изготовлен из кремния и германия, чей минимальный радиоактивный фон (помимо других полезных свойств) делает их идеальными материалами для поиска слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), которые могут быть источником темной материи.
|
|
|
|
“Достижение базовой температуры является важной вехой в многолетней кампании по созданию установки с низким уровнем фонового излучения, способной разместить наши чувствительные криогенные твердотельные детекторы”, - заявила Присцилла Кушман, представитель эксперимента SuperCDMS и профессор Университета Миннесоты, в заявлении для прессы. “При этих чрезвычайно низких температурах установленные нами детекторы теперь могут сканировать совершенно новую область пространства параметров, где могут скрываться самые легкие частицы темной материи”.
|
|
|
|
|
|
|
SuperCDMS является продолжением серии экспериментов по криогенному поиску темной материи (CDMS), проводившихся с конца 90-х годов, и прямым продолжением эксперимента SuperCDMS Soudan, который проводился на подземной шахте Судан в Миннесоте с 2011 по 2015 год. Разрабатываемая с 2018 года, теперь уже полностью готовая SuperCDMS в SNOLAB практически во всех отношениях превосходит свою предшественницу и может похвастаться “лучшей в мире чувствительностью”, которая позволяет обнаруживать частицы массой от половины до пяти масс протона.
|
|
|
|
“Благодаря гораздо большему количеству датчиков на детектор, чем в предыдущем эксперименте SuperCDMS Soudan, а также новым инструментам моделирования и реконструкции с использованием искусственного интеллекта, данные будут намного богаче, чем мы первоначально планировали”, - сказал Ной Курински, исследователь из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, который помогал проектировать детекторы, в другом заявлении для прессы. “Каждый день будет новым; это новая наука с самого первого дня”.
|
|
|
|
Вот как на самом деле работают эти детекторы. Если частица темной материи попадает в детектор, она должна удариться об атом в атомной решетке, заставляя его вибрировать и посылая электроны через сам кристалл. Благодаря безупречной среде обнаружения SuperCDMS — благодаря ультрахолодным температурам, надежной защите от гамма-излучения и высокоочищенным германиево—кремниевым детекторам - ученые смогут определить, попадает ли в детектор WIMP, что обеспечит первое прямое наблюдение темной материи (и, возможно, также открытие других редких изотопов или ранее невидимые взаимодействия частиц).
|
|
|
|
Несмотря на то, что SuperCDMS наконец-то достигла температур, необходимых (как мы надеемся) для реализации этой науки, которая изменит мир, команде все еще требуется еще несколько месяцев для калибровки и оптимизации каналов детектора. Затем, после почти десятилетнего ожидания, наступит время демонстрации.
|
|
|
|
Источник
|
