Nie emituje promieniowania elektromagnetycznego i nikt tak naprawdę nie wie, co to jest, ale to nie powstrzymało zespołu europejskich naukowców od opracowania urządzenia, które naukowcy wykorzystają do wykrycia i określenia natury ciemnej materii, która składa się na 1 / 4 masy naszego wszechświata.
Naukowcy z University of Zaragoza (UNIZAR) i Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, we Francji) przyjęli założenia dotyczące natury ciemnej materii na podstawie badań teoretycznych i opracowali urządzenie o nazwie „scyntylujący bolometr” do wykrywania wyniku interakcji ciemnej materii z materiałem wewnątrz detektora.
„Jednym z największych wyzwań współczesnej fizyki jest odkrycie prawdziwej natury ciemnej materii, której nie można bezpośrednio zaobserwować - chociaż wydaje się, że stanowi ona jedną czwartą materii Wszechświata. Musimy więc spróbować wykryć go za pomocą prototypów takich jak ten, który opracowaliśmy ”- mówi SINC Eduardo García Abancéns, badacz z Laboratorium Fizyki Jądrowej i Astrocząstek UNIZAR.
García Abancéns jest jednym z naukowców pracujących nad projektem ROSEBUD (skrót od Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD), międzynarodowej inicjatywy współpracy między Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-University of Paris-South, Francja) i University Saragossy, która koncentruje się na polowaniu na ciemną materię w Drodze Mlecznej.
Przez ostatnią dekadę naukowcy pracowali nad tą misją w podziemnym laboratorium Canfranc w Huesca, gdzie opracowali różne detektory kriogeniczne (działające w temperaturach zbliżonych do zera absolutnego:? 273,15 ° C). Najnowszym jest „scyntylujący bolometr”, 46-gramowe urządzenie, które w tym przypadku zawiera kryształowy „scyntylator”, złożony z bizmutu, kiełkowania i tlenu (BGO: Bi4Ge3O12), który działa jak detektor ciemnej materii.
Oczywiście, aby zbudować dowolny rodzaj detektora ciemnej materii, badacze musieli poczynić pewne założenia dotyczące natury samej ciemnej materii. Opracowana przez naukowców technika wykrywania opiera się na szeregu badań teoretycznych, które wskazują na cząstki zwane WIMP (słabo oddziałujące masywne cząstki) jako główny składnik ciemnej materii.
„Ta technika wykrywania opiera się na jednoczesnym pomiarze światła i ciepła wytwarzanego przez interakcję między detektorem a hipotetycznymi WIMP, które zgodnie z różnymi modelami teoretycznymi wyjaśniają istnienie ciemnej materii”, wyjaśnia García Abancéns.
Badacz wyjaśnia, że różnica w scyntylacji różnych cząstek umożliwia tej metodzie rozróżnienie sygnałów wytwarzanych przez WIMP od innych wytwarzanych przez różne elementy promieniowania tła (takie jak cząstki alfa, beta lub gamma).
Aby zmierzyć maleńką ilość wytwarzanego ciepła, detektor musi być schłodzony do temperatur zbliżonych do zera absolutnego, a zainstalowany został obiekt kriogeniczny, wzmocniony cegłami ołowiowymi i polietylenowymi oraz chroniony przed promieniowaniem kosmicznym znajdującym się pod górą Tobazo. w podziemnym laboratorium Canfranc.
„Nowy scyntylacyjny bolometr działał doskonale, udowadniając swoją żywotność jako detektor w eksperymentach w poszukiwaniu ciemnej materii, a także jako spektrometr gamma (urządzenie, które mierzy ten rodzaj promieniowania) do monitorowania promieniowania tła w tych eksperymentach”, mówi García Abancéns.
Scyntylacyjny bolometr znajduje się obecnie w centrum uniwersyteckim Orsay we Francji, gdzie zespół pracuje nad optymalizacją gromadzenia światła przez urządzenie i przeprowadza próby z innymi kryształami BGO.
To badanie, opublikowane niedawno w czasopiśmie Optical Materials, jest częścią europejskiego projektu EURECA (European Underground Rare Event Rzadka tablica kalorymetryczna). Inicjatywa, w której bierze udział 16 instytucji europejskich (w tym Uniwersytet w Saragossie i IAS), ma na celu budowę jednotonowego detektora kriogenicznego i wykorzystanie go w ciągu następnej dekady do poszukiwania ciemnej materii Wszechświata.
Źródło: FECYT (Hiszpania)
