Minesotos universiteto Gamtos mokslų ir inžinerijos koledžo mokslininkai paskelbė pasiekę svarbų etapą vykdydami „Super Cryogenic Dark Matter Search“ („SuperCDMS“) eksperimentą.
Eksperimentas įrengtas giliai po žeme „Sudbury Neutrino Observatory Laboratory“ („SNOLAB“) laboratorijoje Kanadoje, laikomoje giliausia pasaulyje požemine laboratorija. Čia kuriama itin jautri sistema, turinti padėti aptikti Visatoje slypinčią nematomą masę – tamsiąją materiją.
„SuperCDMS“ komanda pranešė, kad eksperimentą pavyko atšaldyti iki darbinės temperatūros – ji yra šimtus kartų žemesnė nei kosminės erdvės šalčio lygis.
Tamsioji materija kaip reiškinys plačiai aptarinėti pradėta XX a. 8-ajame dešimtmetyje, kai astronomė Vera Rubin, tyrinėdama galaktikų sukimąsi, pateikė duomenų, leidžiančių manyti, jog egzistuoja nematoma masė. Pagal dabartinius teorinius modelius, tamsioji materija galėtų sudaryti apie 85 proc. visos žinomos Visatos masės.
Vis dėlto, nepaisant dešimtmečius trunkančių tyrimų, mokslininkams iki šiol nepavyko pateikti tiesioginių, neabejotinų šios medžiagos egzistavimo įrodymų ar nustatyti, iš ko ji sudaryta.
Taip pat skaitykite:
Labiausiai paplitęs aiškinimas teigia, kad tamsiąją materiją sudaro masyvios dalelės, kurios su „įprasta“ materija sąveikauja daugiausia per gravitaciją. Šis požiūris žinomas kaip šaltosios tamsiosios materijos („Cold Dark Matter“, CDM) modelis.
„SuperCDMS“ įranga sukurta taip, kad galėtų fiksuoti tamsiosios materijos daleles, kurios, kaip manoma, nuolat praskrieja pro Žemę. Eksperimentą sudaro maždaug keturių metrų aukščio ir keturių metrų skersmens cilindrinė konstrukcija, sudėta iš ypač gryno švino sluoksnių.
Toks ekranavimas apsaugo viduje esančius detektorius nuo spinduliuotės – įskaitant neutronus ir gama spindulius, kuriuos sukuria didelės energijos kosminiai spinduliai, sąveikaujantys su atmosfera.
Bazinės temperatūros pasiekimas laikomas lūžiu, nes ji tėra maždaug viena tūkstantoji laipsnio virš absoliutaus nulio (–273,15 °C) – ribos, ties kuria praktiškai sustoja atomų ir molekulių judėjimas.
„Bazinės temperatūros pasiekimas yra svarbus etapas daug metų trunkančioje programoje, kurios tikslas – sukurti mažo foninio triukšmo aplinką, galinčią talpinti mūsų jautrius kriogeninius kietakūnius detektorius.
Taip pat skaitykite:
Esant tokioms žemoms temperatūroms, įrengti detektoriai dabar gali tyrinėti visiškai naują parametrų sritį, kurioje gali slėptis lengviausios tamsiosios materijos dalelės“, – pranešime cituojama Minesotos universiteto Fizikos ir astronomijos mokyklos profesorė bei „SuperCDMS“ atstovė spaudai Priscilla Cushman.
Be mažo foninio triukšmo skydo projektavimo ir surinkimo, Minesotos universiteto tyrėjai taip pat kūrė mašininio mokymosi algoritmus ir duomenų analizės metodus. Jie bus naudojami tam, kad, eksperimentui pradėjus veikti, būtų galima greitai atskirti galimus tamsiosios materijos signalus nuo bendro duomenų srauto.
Pasiekus bazinę temperatūrą, bendradarbiaujanti mokslininkų grupė pradeda detektorių parengimo etapą, kuris truks kelis mėnesius. Jo metu kiekvienas detektoriaus kanalas bus įjungtas, kalibruojamas ir optimizuojamas.
Mokslininkai pažymi, kad „SuperCDMS“ gali būti naudingas ne tik tamsiosios materijos paieškoms. Įranga taip pat leis tirti retus izotopus, analizuoti energijos nusėdimus iki elektronvolto lygmens ir, galbūt, aptikti naujų dalelių sąveikų tipų.
