Nevyžaruje elektromagnetické žiarenie a nikto nevie, čo to je, ale to nezabránilo tímu európskych výskumníkov vo vývoji zariadenia, ktoré vedci použijú na detekciu a určovanie povahy temnej hmoty, ktorá tvorí 1 / 4 z hmoty nášho vesmíru.
Vedci z univerzity v Zaragoze (UNIZAR) a inštitútu d'Astrophysique Spatiale (IAS, vo Francúzsku) vypracovali na základe teoretických štúdií predpoklady o povahe temnej hmoty a vyvinuli zariadenie na zistenie výsledku s názvom „scintilujúci bolometer“. interakcie temnej hmoty s materiálom vo vnútri detektora.
„Jednou z najväčších výziev vo fyzike dnes je objavenie skutočnej povahy temnej hmoty, ktorú nemožno priamo pozorovať - aj keď sa zdá, že tvorí jednu štvrtinu záležitosti vesmíru. Musíme sa teda pokúsiť odhaliť to pomocou prototypov, aké sme vyvinuli, “hovorí SINC Eduardo García Abancéns, výskumný pracovník Laboratória jadrovej fyziky a astropartikúl UNIZAR.
García Abancéns je jedným z vedcov pracujúcich na projekte ROSEBUD (skratka pre Zriedkavé objekty SEarch s Bolometers UndergrounD), medzinárodná iniciatíva spolupráce medzi Institutom d'Astrophysique Spatiale (CNRS-University of Paris-South, vo Francúzsku) a univerzitou Zaragoza, ktorá sa zameriava na lov temnej hmoty v Mliečnej dráhe.
Vedci za posledné desaťročie pracujú na tejto misii v podzemnom laboratóriu v Canfranc v Huesca, kde vyvinuli rôzne kryogénne detektory (ktoré pracujú pri teplotách blízkych absolútnej nule:? 273,15 ° C). Posledným je „scintilačný bolometer“, 46-gramové zariadenie, ktoré v tomto prípade obsahuje kryštálový „scintilátor“, ktorý sa skladá z bizmutu, klíčivej látky a kyslíka (BGO: Bi4Ge3O12) a ktorý slúži ako detektor tmavej hmoty.
Prirodzene, na vybudovanie akéhokoľvek typu detektora temnej hmoty museli vedci urobiť určité predpoklady o povahe samotnej temnej hmoty. Technika detekcie vyvinutá vedcami je založená na množstve teoretických štúdií, ktoré poukazujú na častice nazývané WIMP (Weakly Interactiveing Massive Particles) ako hlavnú zložku tmavej hmoty.
„Táto detekčná technika je založená na súčasnom meraní svetla a tepla produkovaného interakciou medzi detektorom a hypotetickými WIMP, ktoré podľa rôznych teoretických modelov vysvetľujú existenciu temnej hmoty,“ vysvetľuje García Abancéns.
Výskumník vysvetľuje, že rozdiel v scintilácii rôznych častíc umožňuje, aby táto metóda rozlišovala medzi signálmi, ktoré by produkovali WIMP, a ostatnými, ktoré produkujú rôzne prvky žiarenia pozadia (ako sú napríklad alfa, beta alebo gama častice).
Aby bolo možné zmerať najmenšie množstvo vyrobeného tepla, musí byť detektor ochladený na teplotu blízku absolútnej nule a bolo nainštalované kryogénne zariadenie, vystužené olovenými a polyetylénovými tehlami a chránené pred kozmickým žiarením, ktoré je umiestnené pod horou Tobazo. v podzemnom laboratóriu v Canfrancu.
„Nový scintilačný bolmeter vynikajúco preukázal svoju životaschopnosť ako detektor pri pokusoch zameraných na hľadanie temnej hmoty a tiež ako gama spektrometer (zariadenie, ktoré meria tento typ žiarenia) na monitorovanie žiarenia pozadia v týchto experimentoch“, hovorí García Abancéns.
Scintilačný bolometer sa momentálne nachádza v Orsay University Center vo Francúzsku, kde tím pracuje na optimalizácii zhromažďovania svetla zariadenia a skúškach s inými kryštálmi BGO.
Táto štúdia, ktorá bola nedávno uverejnená v časopise Optical Materials, je súčasťou európskeho projektu EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Táto iniciatíva, ktorej sa zúčastňuje 16 európskych inštitúcií (vrátane univerzity v Zaragoze a IAS), je zameraná na konštrukciu jednotunového kryogénneho detektora a jeho použitie v ďalšom desaťročí na lov temnej hmoty vesmíru.
Zdroj: FECYT (Španielsko)
