Australský detektor temné hmoty se připojuje k lovu s jedinečnou výhodou

První detektor temné hmoty na jižní polokouli byl oficiálně otevřen. Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) je postavena v nepoužívaném zlatém dole v Austrálii a jejím cílem je využít její jedinečné pozice na zeměkouli, aby konečně zachytila ​​signály z tajemného materiálu, o kterém se předpokládá, že prostupuje vesmír.

Desetiletí astronomických pozorování naznačují, že ve vesmíru je mnohem více, než se na první pohled zdá. Gravitační efekty nedávají smysl na základě množství hmoty z hmoty, kterou můžeme vidět, což vede astrofyziky k závěru, že tam venku je mnohem více hmoty, než my nemůže vidět. Tato takzvaná temná hmota nevyzařuje ani neinteraguje se světlem a zřídka interaguje s normální hmotou.

Občas se však může stát, že částice temné hmoty narazí na atom běžné hmoty a vytvoří detekovatelný signál – i když je obvykle nemožné odlišit od všech ostatních interakcí, které neustále kolem nás probíhají. Ale pokud jste odstranili všechna tato rozptýlení, teoreticky byste měli být schopni detekovat temnou hmotu.

A to je myšlenka nového zařízení. SUPL byl zkonstruován 1 km (0,6 mil) pod zemí, aby blokoval kosmické paprsky v dosahu přístrojů. Detektor je také obklopen asi 100 tunami ocelového a polymerového stínění a také systémem kapalného scintilátoru, který pomáhá eliminovat falešné poplachy.

Stawell Underground Physics Laboratory

Samotný detektor je nádrž obsahující 50 kg (110 lb) ultračistých krystalů jodidu sodného, ​​které budou vydávat záblesky světla, pokud jsou zasaženy částice, která prosvištěla ​​skrz. Extrémně citlivé světelné detektory neustále sledují nádrž, zda nevykazují takové signály. Jiné částice, jako jsou neutrina, mohou produkovat podobné záblesky, ale ty by obvykle současně produkovaly signály v kapalinovém scintilátoru. Jakékoli záblesky, které se vyskytují pouze v jodidu sodném, by se mohly ukázat jako nepolapitelná temná hmota.

Celková konstrukce je společná pro detektory temné hmoty jako XENON1T a LUX, které používají kapalný xenon jako objem detektoru, a další navrhované konstrukce využívající supratekuté helium nebo podchlazenou vodu fungují na podobných principech.

Ale hlavní výhodou SUPL je jeho umístění. Předchozí detektory temné hmoty byly soustředěny na severní polokouli, takže vybudování detektoru na druhém konci světa by mohlo pomoci potvrdit nebo vyloučit některé zajímavé signály, které tyto dřívější experimenty ohlásily.

Například sesterské zařízení SUPL, laboratoř Gran Sasso v Itálii, zjistilo, že se zdá, že signály kandidátů temné hmoty vrcholí v červnu každého roku. Optimistická interpretace je, že to odpovídá bodu na oběžné dráze Země, kde planeta letí čelně „větrem“ částic temné hmoty, když se sluneční soustava pohybuje galaxií. Pesimistická interpretace samozřejmě je, že ve hře jsou další sezónní faktory, jako je kolísání vlhkosti.

SUPL se svými inverzními ročními obdobími by mohl pomoci odpovědět na tuto otázku. Pokud také každý červen zaznamená příliv signálů, byl by to velmi silný důkaz hypotézy větru temné hmoty. Pokud by naopak došlo k jeho vrcholům kolem prosince, znamenalo by to rušení letního počasí.

Ať už to dopadne jakkoli, SUPL bude fascinujícím experimentem.

Zdroj: ANSTO