18 Марта 2018

DarkSide-20k выведет поиск темной материи СВМЧ на новый уровень.

Опубликовал V.S. Husak

 Ученые из Университета Хьюстона помогают развивать технологию, которая могла бы дать ключ к разгадке одной из великих тайн науки: из чего темная материя состоит? Ученые полагают, что темная материя составляет 85 процентов материи во Вселенной, но никто не знает, что такое темная материя.

«Если мы проведем эксперимент, который найдет темную материю, мы сможем изменить фундаментальное понимание вселенной, как мы ее знаем», - сказал помощник профессора Эндрю Реншоу. «Мы действительно можем начать понимать фундаментальные свойства Вселенной - как мы произошли от Большого взрыва до сегодняшнего дня, где мы находимся, и что ждет нас в будущем».

DarkSide - 20k

Реншоу и профессор Эд Хунгерфорд возглавляют команду физиков из Колледжа естественных наук и математики в программе DarkSide, международного исследовательского сотрудничества, стремящегося обнаружить темную материю в виде слабо взаимодействующих массивных частиц (СВМЧ). В принципе, когда частицы СВМЧ сталкиваются с обычными ядрами, получается очень малая ядерная отдача с низкой энергией. В очень простых терминах ученые пытаются построить технологию, которая может обнаружить СВМЧ, обнаружив эту очень крошечную, но заметную отдачу.

Команда университета использует первый физический детектор DarkSide-50 (DS-50), расположенный под землей в Национальной лаборатории Гран Сассо в Центральной Италии. Команда и их сотрудники улучшили чувствительность детектора DS-50 в последние годы, переключившись с атмосферного аргона на низко-активный жидкий аргон, который был извлечен из подземных газовых скважин в Колорадо. Но детектор следующего поколения в разработке займет еще больше.

DarkSide-20k (DS-20k) в настоящее время строится с использованием аналогичных компонентов из текущего эксперимента DarkSide. В то время как DS-50 вмещает около 9,5 галлонов (50 килограммов) жидкого аргона с низкой радиоактивностью, этот новый детектор DS-20k будет использовать новую технологию считывания и будет примерно в 400 раз больше, имея вместимостью 3800 галлонов (20 000 килограммов) жидкого аргона. Ожидается, что новый эксперимент начнет получать данные в Национальной лаборатории Гран Сассо в 2021 году.

Этот детектор, сказал Хундерфорд, подтолкнет поиск темной материи СВМЧ к новым уровням чувствительности, надеясь найти неуловимый СВМЧ. Или, по его словам, это может показать, что темная материя не является частицей, так как эта технология теперь способна искать типы темной материи, отличные от СВМЧ.

«Раньше, если вы хотели искать определенный вид темной материи, вам действительно нужно было искать определенный детектор. Теперь с помощью этой жидкой аргоновой технологии, которая открывает дверь для использования единой технологии для поиска нескольких видов темной материи», - добавил Реншоу, который недавно представил результаты DarkSide на Конференции темной материи UCLA.

В то время как Хундерфорд и Реншоу продолжают свои исследования в Хьюстоне, три других члена команды Университета Хьюстона выполняют повседневную работу в Италии. Научный сотрудник Никола Канки управляет детектором DS-50 и контролирует его производительность.

«Криогенная система, поддерживающая аргон в жидкой фазе, должна контролироваться, и необходимы некоторые операции, чтобы обеспечить хорошие характеристики детектора. Электроника контролируется. Сигналы, поступающие от детектора, улучшаются, если необходимо, и качество данных регулярно проверяется» - сказал Канки.

Участие Университета Хьюстона в сотрудничестве DarkSide финансируется за счет гранта в размере 200 000 долларов США от Национального научного фонда.