Grønt lys til næste generations mørke stofdetektor

Byggeriet begynder på en næste generations mørke stofdetektor, hvor Storbritannien tager en ledende rolle og leverer vital hardware til projektet.

LUX-ZEPLIN (LZ) eksperimentet, som vil blive bygget næsten en kilometer under jorden ved Sanford Underground Research Facility (SURF) i Lead, South Dakota, betragtes som en af ​​de bedste muligheder endnu for at afgøre, om teoretiske partikler i mørkt stof, kendt som WIMP'er (svagt interagerende massive partikler), faktisk eksisterer.

En betydelig milepæl er nu nået med embedsmænd fra det amerikanske energiministerium, der formelt godkendte det endelige design i sidste uge, tillader konstruktion at begynde og drive projektet frem mod dets mål for afslutning i april 2020.

LZ -samarbejdet har nu omkring 220 deltagende forskere og ingeniører, der repræsenterer 38 institutioner rundt om i verden - med britiske forskere, støttet af Science and Technology Facilities Council, repræsenterer omkring en fjerdedel af samarbejdet.

Henrique Araújo, fra Imperial College London, sagde:"Vi glæder os til at se alt komme sammen efter en lang periode med design og planlægning."

Det mørke stofs natur, som fysikere beskriver som den usynlige komponent eller 'manglende masse' i universet, har unddraget sig forskere siden dens eksistens blev udledt af den schweiziske astronom Fritz Zwicky i 1933. Jagten på at finde ud af, hvad mørkt stof er lavet af, eller om det kan forklares ved at justere de kendte fysiske love, betragtes som et af de mest presserende spørgsmål inden for partikelfysik.

LZ vil være mindst 50 gange mere følsom over for at finde signaler fra partikler i mørkt stof end forgængeren, det store underjordiske Xenon -eksperiment (LUX). Det nye eksperiment vil bruge 10 tons ultrarenset flydende xenon, at drille mulige signaler fra mørkt stof ud. Xenon, i sin gasform, er et af de sjældneste elementer i Jordens atmosfære.

Den hurtige tidsplan for LZ vil hjælpe den med at forblive konkurrencedygtig med lignende internationale forsøg på registrering af mørkt stof, XENON1T-eksperimentet på Italiens Gran Sasso National Laboratory og Kinas PandaX-II. Begge disse projekter har en lignende tidsplan og skala til LZ, selvom LZ -deltagere sigter mod at opnå en højere følsomhed over for mørkt stof end de andre udfordrere.

"Videnskaben er meget overbevisende, så det forfølges af fysikere over hele verden, "sagde Carter Hall, talsmanden for LZ -samarbejdet og en lektor i fysik ved University of Maryland. "Det er en venlig og sund konkurrence, med en stor opdagelse muligvis på spil. "

LZ er designet således, at hvis en partikel af mørkt stof kolliderer med et xenonatom, det vil producere et hurtigt lysglimt. Lysimpulserne opsamles af en serie på omkring 500 lysforstærkende rør, der forer den massive tank, over fire gange mere end der blev installeret i LUX, som vil bære fingeraftrykket af partiklerne, der skabte dem.

Britiske forskere bidrager med hardware til de fleste undersystemer, og de fartøjer, der vil omgive det flydende xenon, er også de britiske deltageres ansvar. De vil blive bygget med verdens mest ultrarene titanium for at reducere baggrundsstøj.