Pamestā zelta raktuvē, kas atrodas jūdžu attālumā no Līdas, Dienviddakotā, Viskonsinas-Medisonas universitātes inženieri un fiziķi strādā pie kameras, kurā ir 10 tonnas šķidra ksenona. Viņi cer, ka pazemes raktuvēs, kur eksperimentālā telpa būs pasargāta no saules daļiņām un kosmiskā starojuma, viņi pirmo reizi var atklāt tumšo vielu.
Mēs jau esam publicējuši detalizētu analīzi par to, kas var būt noslēpumaina tumšā matērija no mūsdienu fizikas viedokļa. Sākotnējā hipotēze parādījās pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados, kad astronomi saprata, ka galaktikai trūkst gravitācijas spēka, lai saglabātu tās struktūru tikai redzamo avotu - zvaigžņu, planētu, melno caurumu utt. Dēļ. līdz šim to nav bijis iespējams atklāt, tā esamība tika secināta tikai ar gravitācijas matemātisko modeļu palīdzību. Tomēr astronomi uzskata, ka patiesībā Visumā tumšās matērijas var būt piecas reizes vairāk nekā redzamās matērijas. UW-Medisonas komanda ir nolēmusi izbeigt šo nenoteiktību.
Dienviddakotas zelta raktuvju eksperimentu sauc par LUX-ZEPLIN vai saīsināti par LZ. Tā ir iepriekšējā Lielā pazemes ksenona (LUX) eksperimenta un ZEPLIN tumšās vielas programmas paplašināta versija. Ideja ir atklāt tumšās vielas daļiņu, kad tā mijiedarbojas ar ksenona atomu, izraisot ķēdes reakciju kamerā, kas galu galā atbrīvos ultravioleto gaismu un atbrīvos elektronu satricinājumu. Tūlīt pēc šķidrā ksenona aizdegšanās ksenona gāze kamerā virs tā reaģēs, izstarojot elektronus un izstarojot otru, spilgtāku gaismas impulsu. Pie projekta strādājošie fiziķi to raksturo kā "zvanu", kas atskanēs, saskaroties ar tumšās vielas daļiņu.
"Tumšās vielas daļiņas var atrasties tepat telpā, izietot caur galvu un, iespējams, reizēm saduroties ar dažiem atomiem," paziņojumā presei sacīja Duncans Karlsmits, UW-Madisonas fizikas profesors.
LUX-ZEPLIN pazemes laboratorijas shematisks attēlojums
Šī mēneša sākumā Enerģētikas departaments apstiprināja LZ būvniecības pēdējos posmus zelta raktuvēs, kas oficiāli nosaukta par Sanfordas pazemes pētījumu centru. Tikmēr pētnieki strādā ar mazāku prototipa ierīci, lai nodrošinātu, ka, kad "lielais" LZ tiks palaists 2020. gadā, tas nebūs uzņēmīgs pret traucējumiem.
Lai nodrošinātu, ka nekas cits kā tumšā viela mijiedarbojas ar šķidro ksenonu, komanda būvē divas ārējās kameras, kas paredzētas visu piesārņotāju noteikšanai un noņemšanai. Kamera tiks piepildīta ar 10 tonnām šķidra ksenona un vairāk nekā 500 fotorezistentiem - vakuuma caurulēm, kas ir īpaši jutīgi gaismas detektori un uzraudzīs LZ. Ja kaut kas cits, izņemot tumšo vielu, traucē pārējo ksenonu, detektoriem būs jāpierāda, ka tas ir viltus trauksme.
Reklāmas video:
Tiklīdz uzstādīšana pazemes raktuvēs ir gatava un sākts eksperiments, atliek vien gaidīt. Fiziķi meklēs vāji mijiedarbojošās masīvās daļiņas jeb WIMP, kas ir hipotētiskie tumšās matērijas celtniecības elementi. Tiek uzskatīts, ka lielāko daļu laika WIMP iziet cauri parastajai matērijai bez pēdām, taču tie laiku pa laikam var sadurties ar parastām daļiņām.
LUX-ZEPLIN projekta dalībnieki ir samontējuši nākotnes instalācijas miniatūru kopiju. Pirms veikt globālu eksperimentu, jums tas jāpārbauda ar mazāku un dārgāku modeli.
LZ paliks ieslēgts vismaz piecus gadus, taču visi cer, ka tas pirmo reizi spēs atklāt WIMP vai citādi tos izslēgt kā ēterisko vielu, kas veido tumšo vielu. Citi eksperimenti Viskonsinas IceCube daļiņu astrofizikas centrā, kā arī projekti Itālijā un Ķīnā veic savus eksperimentus, lai atrastu tiešus pierādījumus tumšās vielas esamībai. UW-Medisonas fiziķi arī izmanto lielo hadronu sadursmi, mēģinot atklāt tumšo vielu, kas rodas, saduroties augstas enerģijas daļiņām. Sacensības tumšās matērijas atklājējiem rit pilnā sparā!
Ja mēs varam atrast un izmērīt šo vielu, mēs iegūsim lielāku izpratni par Visuma darbību kā jebkad agrāk. Iespējams, ka tumšā matērija veido vairāk nekā 25 procentus no visa kosmosa, un, kad mēs atklāsim materiāla īpašās īpašības, tas var atklāt noslēpumus, kas jau sen ir palikuši mums slēpti.