Se ei säteile sähkömagneettista säteilyä eikä kukaan oikeastaan tiedä mitä se on, mutta se ei ole estänyt eurooppalaista tutkijaryhmää kehittämästä laitetta, jota tutkijat käyttävät havaitsemaan ja määrittämään pimeän aineen luonteen, joka muodostaa 1 / 4 maailmankaikkeuden massasta.
Zaragozan yliopiston (UNIZAR) ja Institut d'Astrophysique Spatialen (IAS, Ranskassa) tutkijat tekivät teoreettisten tutkimusten perusteella oletuksia tumman aineen luonteesta ja kehittivät laitteen, jota kutsutaan ”tuikeen bolometriksi” tuloksen havaitsemiseksi. tumman aineen vuorovaikutus detektorin sisällä olevan materiaalin kanssa.
”Yksi fysiikan suurimmista haasteista on nykyään löytää tumman aineen todellinen luonne, jota ei voida suoraan havaita - vaikka se näyttää muodostavan neljänneksen maailmankaikkeuden aineesta. Joten meidän on yritettävä havaita se käyttämällä kehittämiämme prototyyppejä ”, kertoo SINC: lle UNIZARin ydinfysiikan ja astrohiukkasten laboratorion tutkija Eduardo García Abancéns.
García Abancéns on yksi tutkijoista, jotka työskentelevät ROSEBUD-projektissa (lyhenne nimeltä Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD). Zaragozasta, joka keskittyy tumman aineen metsästykseen Linnunradalla.
Tutkijat ovat työskennelleet viimeisen vuosikymmenen ajan tämän tehtävän johdosta Canfrancin metrolaboratoriossa Huescassa, missä he ovat kehittäneet erilaisia kryogeenisiä ilmaisimia (jotka toimivat lämpötilassa lähellä absoluuttista nollaa:? 273,15 ° C). Viimeisin on ”tuike Bolometri”, 46 gramman laite, joka sisältää tässä tapauksessa vismutista, itämistä ja happea koostuvan kiteen ”tuike” (BGO: Bi4Ge3O12), joka toimii pimeän aineen ilmaisimena.
Luonnollisesti minkä tahansa tyyppisen pimeän aineen ilmaisimen rakentamiseksi tutkijoiden piti tehdä joitain oletuksia itse pimeän aineen luonteesta. Tutkijoiden kehittämä havaitsemistekniikka perustuu lukuisiin teoreettisiin tutkimuksiin, joissa viitataan hiukkasiin, joita kutsutaan WIMP: ksi (heikosti vuorovaikutuksessa olevien massiivisten hiukkasten) tumman aineen pääaineosiksi.
"Tämä havaitsemistekniikka perustuu ilmaisimen ja hypoteettisten WIMP: ien välisen vuorovaikutuksen tuottaman valon ja lämmön samanaikaiseen mittaamiseen, mikä eri teoreettisten mallien mukaan selittää tumman aineen olemassaolon", García Abancéns selittää.
Tutkija selittää, että ero eri hiukkasten tuikeissa mahdollistaa tämän menetelmän erottaa signaalit, joita WIMP: t tuottaisivat, ja muiden, taustan säteilyn eri elementtien (kuten alfa-, beeta- tai gammapartikkelien) tuottamat signaalit.
Tuotetun lämmön vähimmäismäärän mittaamiseksi ilmaisin on jäähdytettävä lämpötilaan, joka on lähellä absoluuttista nollaa, ja Tobazo-vuoren alla sijaitseva kryogeeninen laitos, vahvistettu lyijy- ja polyeteenitiileillä ja suojattu kosmiselta säteilyltä, on sijoitettu Tobazon vuoren alle. Canfrankin maanalaisessa laboratoriossa.
"Uusi tuikollinen bolometri on toiminut erinomaisesti, osoittaen sen elinkelpoisuuden detektorina tumman aineen etsimiskokeissa ja myös gammaspektrometrinä (laite, joka mittaa tämän tyyppistä säteilyä) seuraamaan taustan säteilyä näissä kokeissa", García sanoo. Abancéns.
Tuikallinen bolometri on tällä hetkellä Orsayn yliopistollisessa keskuksessa Ranskassa. Ryhmä pyrkii optimoimaan laitteen valon keräämistä ja suorittaa kokeita muiden BGO-kiteiden kanssa.
Tämä tutkimus, joka julkaistiin äskettäin Optical Materials -lehdessä, on osa eurooppalaista EURECA-hanketta (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Tämän aloitteen, johon osallistuu 16 eurooppalaista instituutiota (mukaan lukien Zaragozan yliopisto ja IAS), tarkoituksena on rakentaa yhden tonnin kryogeeninen ilmaisin ja käyttää sitä seuraavan vuosikymmenen aikana maailmankaikkeuden pimeän aineen metsästykseen.
Lähde: FECYT (Espanja)
