Глубоко под землей, в канадской глуши, ученые создали место, которое в тысячу раз холоднее открытого космоса. Это не начало научно-фантастического хоррора, а официальный запуск новой фазы детектора SuperCDMS — амбициозного проекта по поимке самых неуловимых частиц во Вселенной.
Коллаборация SuperCDMS (Super Cryogenic Dark Matter Search) объявила об успешном завершении ключевого этапа пусконаладочных работ в лаборатории SNOLAB. Криостат детектора, расположенный в активной шахте на глубине двух километров, успешно достиг рабочей температуры — всего нескольких милликельвинов выше абсолютного нуля. Это делает его одной из самых холодных точек в известной нам Вселенной и официально открывает охоту на «легкую» темную материю.
Мы знаем, что темная материя существует (ее гравитация удерживает галактики от распада), но мы понятия не имеем, из чего она состоит. Долгое время фаворитами были ВИМПы (WIMPs) — массивные частицы, которые «тяжелее» протона в десятки и сотни раз.
Однако гигантские ксеноновые детекторы вроде LUX-ZEPLIN (LZ) и XENONnT, которые ищут такие тяжелые частицы, до сих пор не зафиксировали ничего, кроме фонового шума и солнечных нейтрино. Физики начали подозревать, что темная материя может быть гораздо «легче», чем предполагалось.
В отличие от своих «жидких» конкурентов, использующих тонны ксенона, SuperCDMS полагается на сверхчистые кристаллы кремния и германия размером с хоккейную шайбу. Чтобы заметить столкновение частицы темной материи с ядром атома, в детекторе должна быть идеальная тишина. При обычной температуре тепловое движение атомов в кристалле создает невообразимый «грохот». Охлаждение до ~15–30 милликельвинов «замораживает» атомы, позволяя услышать даже самый слабый «тык».
Когда частица ударяет в кристалл, она создает два типа сигналов: фононы (микроскопические вибрации/тепло) и ионизацию (высвобождение электрического заряда). Сравнивая их, ученые могут отличить скучную обычную частицу от долгожданного гостя из темного сектора. Шахта Крейтон в Садбери (Онтарио) обеспечивает идеальный щит. Два километра скальной породы отсекают космические лучи, которые в противном случае засыпали бы детектор ложными сигналами.
Иронично, но физики потратили десятилетия и миллионы долларов на создание самого совершенного холодильника в мире только для того, чтобы… просто сидеть и ждать. Но это ожидание оправдано: если темная материя действительно «легкая», SuperCDMS станет первым прибором в истории человечества, который ее «почувствует».
Теперь, когда целевая температура достигнута, инженеры приступают к калибровке датчиков. Ожидается, что полноценный сбор данных начнется в ближайшие месяцы. Даже если SuperCDMS не найдет темную материю в ближайшие годы, он установит самые строгие в мире ограничения на то, чем она точно не является, сужая круг подозреваемых для будущих поколений ученых.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Темная материя, Тора и Кришна: как отчаявшиеся физики ищут вдохновение в религии
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.