Він не випромінює електромагнітне випромінювання, і ніхто насправді не знає, що це таке, але це не завадило команді європейських дослідників розробити пристрій, який вчені використовуватимуть для виявлення та визначення природи темної речовини, що становить 1 / 4 маси нашого Всесвіту.
Дослідники з Університету Сарагоси (UNIZAR) та Інституту д'Астрофізики Шпатіал (IAS, Франція) зробили припущення про природу темної речовини на основі теоретичних досліджень, і розробили пристрій під назвою «сцинтиляційний болометр» для виявлення результату взаємодія темної речовини з матеріалом всередині детектора.
«Одне з найбільших викликів фізики сьогодні - виявити справжню природу темної матерії, яку безпосередньо неможливо спостерігати, хоча, здається, вона становить чверть речовини Всесвіту. Тому нам доведеться спробувати виявити його за допомогою прототипів, таких як розроблений нами ”, - розповідає SINC Едуардо Гарсія Абансен, дослідник лабораторії ядерної фізики та астрочастинок УНІЗАР.
Гарсія Abancéns - один з науковців, що працюють над проектом ROSEBUD (абревіатура для пошуку рідкісних об'єктів з підрозділом Bolometers UndergrounD), міжнародної спільної ініціативи між Інститутом спа-Астрофізики (CNRS-Університет Париж-Південь, Франція) та університетом Сарагоси, яка зосереджується на полюванні на темну речовину в Чумацькому Шляху.
Вчені протягом останнього десятиліття працювали над цією місією в підземній лабораторії Канфранка в Уесці, де вони розробили різні кріогенні детектори (які працюють при температурі, близькій до абсолютного нуля:? 273,15 ° C). Останній - це «сцинтилюючий болометр», 46-грамовий прилад, який у цьому випадку містить кристалічний «сцинтилятор», що складається з вісмуту, проростання та кисню (BGO: Bi4Ge3O12), який виконує функцію детектора темної речовини.
Природно, щоб побудувати будь-який тип детектора темної матерії, дослідникам довелося зробити деякі припущення щодо природи самої темної речовини. Розроблена дослідниками методика виявлення базується на ряді теоретичних досліджень, які вказують на частинки, які називаються WIMP (Слабо взаємодіючі масивні частинки) як основний компонент темної речовини.
"Ця методика виявлення заснована на одночасному вимірюванні світла і тепла, що виникає при взаємодії між детектором і гіпотетичними WIMP, які, згідно з різними теоретичними моделями, пояснюють існування темної речовини", - пояснює Гарсія Абансен.
Дослідник пояснює, що різниця у сцинтиляції різних частинок дозволяє цьому методу розмежувати сигнали, які вироблять WIMP, та інші, що виробляються різними елементами фонового випромінювання (такими як альфа, бета або гамма-частинки).
Для вимірювання мізерної кількості виробленого тепла детектор повинен бути охолоджений до температури, близької до абсолютного нуля, і встановлено кріогенне обладнання, посилене свинцевою та поліетиленовою цеглою та захищене від космічного випромінювання під час перебування під горою Тобазо. в підземній лабораторії Канфранка.
"Новий сцинтиляційний болометр показав чудову ефективність, підтвердивши свою життєздатність як детектор в експериментах з пошуку темної речовини, а також як гамма-спектрометр (прилад, який вимірює цей тип випромінювання) для контролю фонового випромінювання в цих експериментах", - говорить Гарсія Абаненси.
На даний момент сцинтиляційний болометр знаходиться в університетському центрі Orsay у Франції, де команда працює над оптимізацією збору світла на пристрої та проводить випробування з іншими кристалами BGO.
Це дослідження, опубліковане нещодавно в журналі Optical Materials, є частиною європейського проекту EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Ця ініціатива, в якій беруть участь 16 європейських установ (включаючи Університет Сарагоси та IAS), має на меті побудувати однотонний кріогенний детектор і використовувати його протягом наступного десятиліття для полювання на темну матерію Всесвіту.
Джерело: FECYT (Іспанія)
