Νέος ανιχνευτής για τον εντοπισμό σκοτεινής ύλης

στις

Τη σημαντικότερη ευκαιρία για τον εντοπισμό σκοτεινής ύλης από ποτέ, ελπίζουν πως θα έχουν οι επιστήμονες που συμμετέχουν στο νέο πείραμα το οποίο ξεκίνησε την περασμένη εβδομάδα στο Εθνικό Εργαστήριο Γκραν Σάσο στην Ιταλία. «Καρδιά» του πειράματος είναι ένας καινούριος ανιχνευτής με όνομα XENON1T, ο οποίος έχει τη μεγαλύτερη έως σήμερα ευαισθησία στα υποψήφια «συστατικά» της σκοτεινής ύλης.skoteini-uli

Αν και η ποσότητα της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν είναι πενταπλάσια από αυτήν της συμβατικής ύλης, μέχρι σήμερα κανένα πείραμα δεν έχει καταφέρει να αποδείξει άμεσα την ύπαρξή της. Έτσι, έως τώρα η παρουσία της έχει αποκαλυφθεί μόνο έμμεσα, από την επίδραση που ασκεί μέσω της βαρύτητάς της σε κοσμικές δομές όπως οι γαλαξίες.

Στο πείραμα παίρνουν μέρος μεταξύ άλλων ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Σικάγο, τη Γερμανία,την Ιταλία, την Ελβετία, την Πορτογαλία, τη Γαλλία, την Ολλανδία, το Ισραήλ, τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα και άλλα έξι αμερικανικά ακαδημαϊκά ιδρύματα. Η επιλογή του εργαστηρίου του Γκραν Σάσο έγινε επειδή οι εγκαταστάσεις βρίσκονται σε ένα παλιό ορυχείο, πάνω από το οποίο βρίσκεται ένας ορεινός όγκος περίπου 1.400 μέτρων, που θα «θωρακίσει» τον ανιχνευτή από την κοσμική ακτινοβολία.

Επιπλέον, ο XENON1T βρίσκεται μέσα σε μία δεξαμενή νερού με διάμετρο 10 μέτρων, ώστε οι μετρήσεις του να επηρεάζονται ελάχιστα από τη ραδιενέργεια του περιβάλλοντος. Εκεί, ο ανιχνευτής είναι γεμάτος με 3,5 τόνους από ξένο, ένα ευγενές χημικό στοιχείο που έχει ψυχθεί σε θερμοκρασία -95 βαθμών Κελσίου για να υγροποιηθεί.

Όταν κάποιο σωματίδιο προσπαθήσει να περάσει μέσα από τον ανιχνευτή, θα αλληλεπιδράσει με το υγρό ξένο, παράγοντας ηλεκτρόνια και φωτόνια. Από αυτά τα ηλεκτρικά και φωτεινά σήματα, οι ερευνητές θα μπορούν να υπολογίσουν σε ποιο σημείο μέσα στον ανιχνευτή έγινε η αλληλεπίδραση, όπως και το είδος του σωματιδίου. Έτσι, θα είναι σε θέση να συμπεράνουν κατά πόσο αυτό το σωματίδιο είναι «συστατικό» της σκοτεινής ύλης ή όχι.

Ο XENON1T έρχεται να πάρει τη θέση του XENON100, του δεύτερης «γενιάς» ανιχνευτή που ήταν εγκατεστημένος από το 2008 στο Γκραν Σάσο για τον εντοπισμό σκοτεινής ύλης. Καθώς όμως ο XENON100 χρησιμοποιούσε μόλις 161 κιλά ξένου, είναι μάλλον άδικο ο νέος ανιχνευτής να χαρακτηρισθεί απλώς ως η τρίτης «γενιάς» διάταξη. Κι αυτό γιατί η ευαισθησία του είναι 100 φορές μεγαλύτερη από του προηγούμενου οργάνου.

Ο νέος ανιχνευτής έχει επίσης 40 φορές μεγαλύτερη ευαισθησία από τον Large Underground Xenon (LUX), την διάταξη που για τον ίδιο σκοπό βρίσκεται σε λειτουργία από το 2013 στη Νότια Ντακότα. Επομένως, είναι η μεγαλύτερη ελπίδα που έχουν αυτή τη στιγμή οι επιστήμονες για να ρίξουν «φως» στη σκοτεινή ύλη, παρόλο που δεν περιμένουν να καταγράφουν κάθε χρόνο πάνω από 5 συγκρούσεις των «συστατικών» της ανά 1 τόνο ξένου.

Τα πρώτα αποτελέσματα από τον ανιχνευτή αναμένονται στις αρχές του 2016. Οι επιστήμονες εκτιμούν πως σε δύο χρόνια θα έχουν σαφή εικόνα για το κατά πόσο η προσπάθειά τους θα στεφθεί με επιτυχία ή όχι. Πάντως, ακόμη στην περίπτωση που δεν ανιχνεύσουν σκοτεινή ύλη, θα είναι ικανοποιημένοι αν έχουν προκύψει ισχυρές ενδείξεις, αφού ήδη ετοιμάζουν την επόμενη φάση του πειράματος.

Πηγή

Advertisements