Он не излучает электромагнитное излучение, и никто не знает, что это такое, но это не помешало группе европейских исследователей разработать устройство, которое ученые будут использовать для обнаружения и определения природы темной материи, составляющей 1 / 4 массы нашей вселенной.
Исследователи из Университета Сарагосы (UNIZAR) и Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, во Франции) на основе теоретических исследований сделали предположения о природе темной материи и разработали устройство, называемое «мерцающим болометром», чтобы определить результат взаимодействия темной материи с материалом внутри детектора.
«Одной из самых больших проблем в физике сегодня является раскрытие истинной природы темной материи, которую нельзя непосредственно наблюдать - даже если она, по-видимому, составляет четверть материи Вселенной. Поэтому мы должны попытаться обнаружить его, используя такие прототипы, как тот, который мы разработали », - рассказывает SINC Эдуардо Гарсия Абанценс, исследователь из Лаборатории ядерной физики и астропартий UNIZAR.
Гарсия Абанценс - один из ученых, работающих над проектом ROSEBUD (сокращение от SEAR Rare Objects with Bolometer UndergrounD), международной совместной инициативой между Институтом астрофизики Spatiale (CNRS-Университет Париж-Юг, Франция) и Университетом. Сарагосы, которая занимается охотой на темную материю в Млечном Пути.
В течение последнего десятилетия ученые работали над этой миссией в подземной лаборатории Канфранка в Уэске, где они разработали различные криогенные детекторы (которые работают при температурах, близких к абсолютному нулю: 273,15 ° C). Последним является «сцинтилляционный болометр», 46-граммовое устройство, которое в данном случае содержит кристаллический «сцинтиллятор», состоящий из висмута, прорастания и кислорода (BGO: Bi4Ge3O12), который действует как детектор темной материи.
Естественно, чтобы создать детектор темной материи любого типа, исследователи должны были сделать некоторые предположения о природе самой темной материи. Техника обнаружения, разработанная исследователями, основана на ряде теоретических исследований, которые указывают на частицы, называемые WIMP (Слабо взаимодействующие массивные частицы), в качестве основного компонента темной материи.
«Этот метод обнаружения основан на одновременном измерении света и тепла, создаваемых взаимодействием между детектором и гипотетическими WIMP, которые, согласно различным теоретическим моделям, объясняют существование темной материи», объясняет Гарсия Абанценс.
Исследователь объясняет, что различие в сцинтилляции различных частиц позволяет этому методу различать сигналы, которые будут генерировать WIMP, и сигналы, генерируемые различными элементами фонового излучения (такими как альфа, бета или гамма частицы).
Чтобы измерить минимальное количество выделяемого тепла, детектор должен быть охлажден до температур, близких к абсолютному нулю, и установлена криогенная установка, усиленная свинцовым и полиэтиленовым кирпичом и защищенная от космического излучения, как она размещена под горой Тобазо. в подземной лаборатории Канфранка.
«Новый сцинтилляционный болометр отлично себя зарекомендовал, доказав свою жизнеспособность в качестве детектора в экспериментах по поиску темной материи, а также в качестве гамма-спектрометра (устройства, измеряющего этот тип излучения) для мониторинга фонового излучения в этих экспериментах», - говорит Гарсия Abancéns.
Сцинтилляционный болометр в настоящее время находится в Центре Университета Орсе во Франции, где команда работает над оптимизацией светосбора устройства и проводит испытания с другими кристаллами BGO.
Это исследование, опубликованное недавно в журнале «Оптические материалы», является частью европейского проекта EURECA (европейский подземный калориметрический массив редких событий). Эта инициатива, в которой принимают участие 16 европейских учреждений (включая Сарагосский университет и IAS), направлена на создание однотонного криогенного детектора и его использование в течение следующего десятилетия для поиска темной материи Вселенной.
Источник: FECYT (Испания)
