Gizemli doğasına yaklaşmak karanlık maddederin bir şekilde yürütülen deneyler yeraltı Mağara bilim adamlarının soruşturmasına yardımcı oluyor zayıf etkileşen büyük parçacıklar (WIMPS), önde gelen adaylardan biri.
Güney Dakota’daki Sanford Underground Araştırma Tesisinde, dünyanın en hassas olan Lux-Zeplin’in (LZ) aşırı hassasiyeti karanlık madde dedektör, araştırmacıların şimdiye kadar kaydedilen en ince potansiyel tespitlerden bazılarını ayırt etmesine izin verdi. Şimdi, bu veriler daha iyi yola çıkıyor Evrenin Modelleri ve zor olmayan madde arayışını daraltmak.
Lux-zeplin ve karanlık madde
Var olan her şeyin dörtte birinden fazlasını oluşturan evren için karanlık maddenin önemi konusunda yaygın bir anlaşmaya rağmen, varlığı teorik olmaya devam etmektedir. Karanlık maddenin varlığını doğrudan kanıtlamak için, araştırmacılar malzemenin ilk elden gözlemlerini ararlar.
“Her zaman yeni bir parçacık keşfetmeyi umuyor olsak da, partikül fiziği için karanlık maddenin gerçekte ne olabileceğine sınırlar belirleyebileceğimiz önemlidir,” dedi ortak yazar Hugh LippincottUC Santa Barbara Deneysel Fizikçi.
Yeni çalışma, son 220 günlük LZ koşusunun sonuçlarını ilk koşudan 60 gün sonra birleştirerek ilk sonuçlar sunuyor. Deneyin 2028 yılına kadar devam etmesi ve sonuçta 1.000 günlük veri toplaması bekleniyor.
LZ’nin içinde, on ton saf sıvı ksenon, iki iç içe tankta bulunur ve etkisi olmadan zayıf sinyalleri tespit etmek için korumalı bir ortam oluşturur. Adından da anlaşılacağı gibi, WIMP’ler genellikle arka plan gürültüsüne gömülü son derece zayıf sinyaller üretir. Deney, WIMP’ler ksenon çekirdekleri ile etkileşime girdiğinde yayılan ışığı ve elektronları yakalamayı amaçlamaktadır, dış dedektör (OD)-gadolinyum yüklü sıvı sintilatör ile dolu akrilik tanklar-bu tür nadir etkileşimleri tanımlamaktadır.
Gürültü Çıkarma
Gürültü, her biri kendi yolunda hafifletilmiş birçok şekilde gelir. Yeraltı konumu dedektörü kozmik ışınlardan korurken, düşük radyasyonlu yapı malzemelerinin kullanımı yerel paraziti en aza indirir. Katmanlı tasarım radyasyonu engeller ve parçacıkları izlemeye yardımcı olur, bu da gerçek karanlık madde sinyallerini taklitlerden ayırt etmeyi kolaylaştırır. Ek korumalar, başıboş gürültüyü daha da azaltır.
OD’nin kendisi aynı zamanda en önemli gürültü kaynaklarından ikisini tanımlamaya yardımcı olur: her ikisi de taklit eden nötronlar ve radonlar.
UC Santa Barbara lisansüstü öğrencisi ortak yazar Makayla Trask, “Nötronlarla ilgili zor olan şey, ksenon çekirdeğiyle de etkileşime girmeleri, WIMP’lerden beklediğimizle aynı sinyal vermeleridir” dedi. “OD, nötronları tespit etmede mükemmeldir ve herhangi bir yanıt almadan bir WIMP tespitini doğrular.”
Doktora sonrası araştırmacı ortak yazar Jack Bargemann, “Radon, bazıları WIMP’lerle karıştırılabilecek belirli bir bozulma dizisine maruz kalıyor” dedi. “Bu koşuda yapabildiğimiz şeylerden biri, radonu tanımlamak ve WIMP’ler için kafa karıştırıcı olmaktan kaçınmak için dedektördeki tüm çürümeleri aramaktı.”
Verileri Tuzlamak
Bilinçsiz önyargıya karşı koymak için ekip, veri kümesine sahte wimp tespitleri eklemeyi içeren “tuzlama” adı verilen bir teknik kullandı. Bu sinyaller daha sonra kaldırılır, ancak süreç araştırmacıların gerçek olayları fabrikasyonlu olaylardan doğru bir şekilde ayırt edip edemeyeceklerini test etmelerini sağlar.
Michigan Üniversitesi Yardımcı Doçent olan ortak yazar Scott Haselschwardt, “Sınırı insanların daha önce karanlık maddeyi aramadıkları bir rejime itiyoruz” dedi. “Verilerde kalıpları görmek isteme insani bir eğilimi var, bu yüzden bu yeni rejime girdiğinizde önyargının dolaşmadığı gerçekten önemli. Bir keşif yaparsanız, doğru yapmak istersiniz.”
Bu yoğun önlemlerden, evrenin en ince tespit edilebilir fenomenlerinden birini araştırmak için, araştırmacılar nihayet WIMP’lerin ne olduğunu ve karanlık madde oluşturup oluşturmadıklarını belirlemeye yaklaşıyorlar. Daha fazla çalışma devam ederken, bu erken veriler zaten araştırmacıların evrensel modelleri geliştirmelerini ve karanlık madde ve diğer egzotik fizik türlerini aramanı daraltmasını sağlıyor.
Doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Chami Amarasinghe, “Deneyimiz, farklı fizik alanlarındaki kökleri olan nadir olaylara da duyarlıdır” dedi. “Bazı örnekler güneş nötrinoları, belirli ksenon izotoplarının büyüleyici çürümeleri ve hatta diğer karanlık madde türleri. Bu sonucun yoğunluğu arkamızda, bu aramalara daha fazla zaman harcamaktan çok heyecanlıyım.”
Kağıt, “Lux-Zeplin (LZ) deneyinin 4,2 tonluk maruziyetinden karanlık madde arama sonuçları”Ortaya çıktı Fiziksel İnceleme Mektupları 1 Temmuz 2025’te.
Ryan Whalen, bilgilendirme için bilim ve teknolojiyi kapsar. Veri bilimi sertifikası ile tarihte bir MA ve kütüphane ve bilgi bilimi yüksek lisans derecesine sahiptir. Onunla iletişime geçilebilir [email protected]ve onu Twitter’da takip et @mdntwvlf.
Source link
