Zespół eksperymentalny LUX-ZEPLIN (LZ) ogłosił dziś wyniki swojego pierwszego badania naukowego; Eksperyment jest najczulszym detektorem ciemnej materii na świecie i chociaż nie znalazł żadnej ciemnej materii podczas pierwszej próby, zespół potwierdził, że eksperyment działał zgodnie z oczekiwaniami.
Detektor eksperymentu LZ składał się z zagnieżdżonych zbiorników ciekłego ksenonu, każdy o wysokości 1,5 m i szerokości 1,5 m, zakopanych pod południem Dakocie. Chodzi o to, że cząsteczka ciemnej materii przechodząca przez przestrzeń w końcu odbije się od jednego z atomów ksenonu, powodując wypadanie elektronów w błysku, który zarejestrowano w eksperymencie. Czołg został zakopany około mili pod ziemią, aby zmniejszyć hałas tła. Dzisiejsze ogłoszenie pojawia się po 60 dniach zbierania danych, które trwały od 25 grudnia do 12 maja.
„Szukamy bardzo, bardzo niskich energii odbić według standardów fizyki cząstek elementarnych. Jest to bardzo, bardzo rzadki proces, jeśli w ogóle jest widoczny” – powiedział Hugh Lippincott, fizyk z University of California w Santa Barbara i członek zespołu LZ, na dzisiejszej konferencji prasowej ciemnej materii w odległości 10 milionów lat świetlnych od ołowiu i spodziewamy się tylko jednej interakcji pod koniec tego roku świetlnego.
Ciemna materia to ogólne określenie nieznanych rzeczy, które wydają się stanowić około 27% wszechświata. Rzadko wchodzi w interakcję ze zwykłą materią, stąd jej „ciemność” dla nas. Wiemy jednak, że istnieje, ponieważ chociaż nie jest bezpośrednio wykrywany, ma efekty grawitacyjne, które można zobaczyć w skali kosmicznej. (NASA załamuje się dobrze zrozumiana tutaj.)
Jest wielu kandydatów na ciemną materię. Jednym z nich jest WIMP, czyli słabo oddziałująca masywna cząstka. w przeciwieństwie do innych Hipotezy dotyczące ciemnej materii, takie jak osie lub ciemne fotony, które są tak małe i rozproszone, że mogą zachowywać się jak fale, WIMP miałyby masę, ale rzadko wchodziły w interakcje ze zwykłą materią. Aby to odkryć, potrzebujesz urządzenia, które prawie wycisza całą inną fizykę.
LZ jest bardzo czuły, co czyni go dobrym do wykrywania takich przejściowych i nieczęstych interakcji. Według Sanford Underground Research Facility eksperyment jest 30 razy większy i 100 razy bardziej czuły niż jego poprzednik, duży podziemny eksperyment ksenonowy. Wydanie. Lippincott powiedział, że LZ jest „efektywną cebulą”, a każda warstwa eksperymentu jest izolowana przed hałasem, który może maskować potencjalną interakcję z WIMP.
„Współpraca dobrze ze sobą współpracowała, aby skalibrować i zrozumieć reakcję detektora” – powiedział Aaron Manalisay, fizyk Berkeley Lab i członek zespołu LZ z Berkeley Lab. komunikat prasowy. „Biorąc pod uwagę, że działamy od kilku miesięcy i podczas ograniczeń COVID, imponujące jest to, że osiągnęliśmy już tak znaczące wyniki”.
Spośród wielu odkryć dokonanych w 60-dniowym eksperymencie LZ, 335 wydawało się obiecujące, ale żadne z nich nie okazało się WIMP. Nie oznacza to, że WIMP nie istnieje, ale eliminuje duży zakres kontrowersji. (Oto sedno tego, co robią detektory ciemnej materii: stopniowo wykluczają masę cząstek) nie mogę jest bycie.) Kilku fizyków powiedziało niedawno Gizmodo Uważają, że następne wielkie odkrycie w fizyce cząstek elementarnych będzie pochodziło z detektora ciemnej materii, takiego jak LZ.
Ten wyścig naukowy rozpoczął, jak się oczekuje, 1000-dniową oś czasu. Ostatnia runda również została odsłonięta, więc zespół LZ może monitorować zachowanie technologii. Ponieważ działał zgodnie z oczekiwaniami, następna próba naukowa miałaby swoje wyniki „zasolone” lub usiane fałszywymi sygnałami, ponieważ łagodzić uprzedzenia.
W nadchodzących latach zostanie zebranych dwadzieścia razy więcej danych, więc być może Wimpy WIMP-y w końcu będą musiały zmierzyć się z muzyką swojego istnienia. Z drugiej strony może ich tam wcale nie było. Nie dowiemy się, dopóki nie spojrzymy.
Więcej: 10 lat po bozonie Higgsa, jaka jest kolejna wielka rzecz dla fizyki?
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
