A legérzékenyebb detektor a sötét anyagot is kimutathatja

XENON1T
Fotó: Enrico Sacchetti, XENON-Kollaboration

A műszer harminc nappal üzembe állítása után már rekordot állított fel – közölte 2017. május 18-án a Zürichi Egyetem.

Az univerzum nagy része ebből a titokzatos anyagból áll, amelyet a kutatóknak még nem sikerült közvetlenül bizonyítaniuk, csak közvetett utalásokat találtak létezésére. Nyilvánvalóan ez az anyag tartja össze a galaxisokat, amelyek forgómozgásuk miatt gyakorlatilag szétrepülnének: plusz tömeget ad nekik. A sötét anyag valószínűleg ötször gyakoribb, mint a normál anyag, de nem bocsát ki fényt vagy detektálható sugárzást, csupán gravitációs hatása észlelhető.

A részecskefizika nagy áttörése lenne, ha közvetlen bizonyítékot lehetne szerezni a sötét anyagról és a csillagászok kutathatnák tulajdonságait. Ezért a kutatók a sötét anyag részecskéi és a normál anyagrészecskék közötti szélsőségesen gyenge kölcsönhatásokat keresték – eddig sikertelenül.

Az új, nagyon érzékeny detektornak, a XENON1T-nek ez végre sikerülhet. Az első harminc mérési nap az eddigi legjobb eredményeket hozta – közölte a XENON kutatói konzorcium egy szakmai konferencián.

A XENON1T nagyságrendekkel javította a méréseket zavaró kozmikus sugárzás kiszűrését. A zavaró sugárzás szintjének alacsonyan tartása érdekében a xenon nemesgázon alapuló detektor leárnyékolt helyen, az olaszországi Gran Sasso földalatti laborban található.

„Védőernyőül” egy nagy tisztaságú vízzel teli, hatalmas tartály szolgál, amelyben a detektor egy izolációs burokban, mínusz 95 Celsius-fokon működik. Ha egy részecske az így lehűlt, folyékony xenonnal kölcsönhatásba lép, apró fényvillanások jönnek létre – olvasható a Zürichi Egyetem közleményében. A kutatók ebből meg tudják határozni a kölcsönhatás helyét és a részecske energiáját, és megállapíthatják, hogy sötét anyag volt-e. Ilyenkor csak az kérdéses, mi játszódik le a detektor központjában, amely egy tonnányi xenont tartalmaz. A többi rész árnyékoló rétegként szolgál.

Bár az első harminc napban a XENON kutatói nem fedeztek fel sötét anyagot, a kinyert adatok minden eddiginél kifinomultabbak. Ez alapján jók az esélyei annak, hogy a XENON1T segítségével a következő években áttörés történik a titokzatos anyag kutatásában.