See ei eralda elektromagnetilist kiirgust ja keegi ei tea tegelikult, mis see on, kuid see ei ole takistanud Euroopa teadlaste meeskonnal väljatöötamast seadet, mida teadlased kasutavad tumeda aine olemuse tuvastamiseks ja määramiseks, mis moodustab 1 / 4 meie universumi massist.
Zaragoza ülikooli (UNIZAR) ja Institut d'Astrophysique Spatiale'i (IAS, Prantsusmaal) teadlased tegid teoreetiliste uuringute põhjal eeldused tumeda aine olemuse kohta ja töötasid tulemuse tuvastamiseks välja seadme, mida nimetatakse “stsintillatiivseks bolomeetriks”. tumeda aine vastastikmõju detektoris oleva materjaliga.
„Füüsika üks suurimaid väljakutseid on tänapäeval tumeda aine tõelise olemuse avastamine, mida ei saa otseselt jälgida - ehkki tundub, et see moodustab veerandi universumi ainest. Nii et me peame püüdma seda tuvastada, kasutades meie väljatöötatud prototüüpe, “räägib SINC UNIZARi tuumafüüsika ja astroosakeste laboratooriumi teadur Eduardo García Abancéns.
García Abancéns on üks ROSEBUD projekti (lühend Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD) projektist, mis on rahvusvaheline koostööalgatus Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-Pariisi Lõuna-Lõuna ülikool, Prantsusmaa) ja ülikooli vahel. Zaragoza osariigis, mis keskendub Linnutee tumeda aine jahipidamisele.
Teadlased on viimased kümme aastat selle eesmärgi nimel töötanud Canfranc'i maa-aluses laboris Huescas, kus nad on välja töötanud mitmesugused krüogeensed detektorid (mis töötavad temperatuuril absoluutse nulli lähedal:? 273,15 ° C). Viimane neist on “sädelev bolomeeter” - 46-grammine seade, mis antud juhul sisaldab vismutist, idanemisest ja hapnikust koosnevat kristall-stsintillaatorit (BGO: Bi4Ge3O12), mis toimib tumeaine detektorina.
Mis tahes tüüpi tumeaine detektori ehitamiseks pidid teadlased loomulikult tegema eeldusi tumeaine olemuse kohta ise. Teadlaste väljatöötatud tuvastustehnika põhineb paljudel teoreetilistel uuringutel, mis osutavad osakestele, mida nimetatakse WIMP-deks (nõrgalt interakteeruvad massiivsed osakesed) kui tumeda aine peamiseks koostisosaks.
"See tuvastustehnika põhineb detektori ja hüpoteetiliste WIMP-de vahelise interaktsiooni käigus tekkiva valguse ja soojuse samaaegsel mõõtmisel, mis erinevate teoreetiliste mudelite kohaselt selgitab tumeda aine olemasolu", selgitab García Abancéns.
Teadlane selgitab, et erinevate osakeste stsintillatsiooni erinevus võimaldab sellel meetodil eristada signaale, mida WIMP-d tekitaksid, ja teisi, mida tekitavad erinevad taustkiirguse elemendid (näiteks alfa-, beeta- või gammaosakesed).
Minimaalse toodetava soojushulga mõõtmiseks tuleb detektor jahutada temperatuurini, mis on absoluutselt nullilähedane, ja Tobazo mäe alla on paigaldatud krüogeenne seade, mis on tugevdatud plii ja polüetüleentellistega ning kaitstud kosmilise kiirguse eest, kuna see asus Tobazo mäe all. Canfranc maa-aluses laboris.
"Uus sädelev bolomeeter on suurepäraselt toiminud, tõestades selle elujõulisust detektorina tumeaine otsimise katsetes ning ka gammaspektromeetrina (seda tüüpi kiirgust mõõtvaks seadmeks), et jälgida neis katsetes taustkiirgust," ütleb García Abancéns.
Vilkuv bolomeeter asub praegu Prantsusmaal Orsay ülikooli keskuses, kus meeskond töötab seadme valguse kogumise optimeerimise nimel ja viib läbi katsetusi teiste BGO kristallidega.
See hiljuti ajakirjas Optical Materials avaldatud uuring on osa Euroopa EURECA projektist (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Selle algatuse, milles osaleb 16 Euroopa institutsiooni (sealhulgas Zaragoza ülikool ja IAS), eesmärk on konstrueerida ühetonnine krüogeenne detektor ja kasutada seda järgmisel kümnendil universumi tumeda aine jahtimiseks.
Allikas: FECYT (Hispaania)
