Forskere undersøger mystisk mørkt stof

Forskere fra University of Houston hjælper med at udvikle en teknologi, der kan indeholde nøglen til at opklare et af videnskabens store mysterier:hvad er mørkt stof? Forskere mener, at mørkt stof udgør 85 procent af sagen i universet, men ingen ved faktisk, hvad mørkt stof er.

"Hvis vi er eksperimentet, der finder mørkt stof, vi kan ændre den grundlæggende forståelse af universet, som vi kender det, "sagde UH -adjunkt Andrew Renshaw." Vi kan virkelig begynde at forstå universets grundlæggende egenskaber - hvordan vi kom fra big bang til hvor vi er, og hvad fremtiden bringer. "

Renshaw og professor Ed Hungerford leder et team af fysikere fra College of Natural Sciences and Mathematics in the DarkSide -programmet, et internationalt forskningssamarbejde, der søger at opdage mørkt stof i form af svagt interagerende massive partikler (WIMP'er). I princippet, når WIMP -partikler kolliderer med almindelige kerner, ekstremt lille, lavenergi nuklear rekyl ville resultere. I meget enkle vendinger, forskerne forsøger at bygge teknologi, der kan registrere WIMPS ved at opdage denne meget lille, men observerbar rekyl.

UH -teamet bruger DarkSide -programmets første fysikdetektor, DarkSide-50 (DS-50), placeret under jorden på Gran Sasso National Laboratory i det centrale Italien. Teamet og deres samarbejdspartnere har forbedret DS-50-detektorens følsomhed i de seneste år ved at skifte fra atmosfærisk argon til flydende argon med lav radioaktivitet, som blev ekstraheret fra underjordiske gasboringer i Colorado. Men en næste generations detektor i udvikling vil tage det endnu længere.

DarkSide-20k (DS-20k) konstrueres i øjeblikket ved hjælp af lignende komponenter fra det nuværende DarkSide-eksperiment. Mens DS-50 rummer omkring 9,5 gallon (50 kg) flydende argon med lav radioaktivitet, denne nye detektor, DS-20k, vil anvende ny aflæsningsteknologi og være omkring 400 gange større, holder 3, 800 gallon (20, 000 kg) flydende argon. Det nye eksperiment forventes at begynde at indsamle data på Gran Sasso National Laboratory i 2021.

Denne detektor, sagde Hungerford, vil skubbe søgningen efter WIMP mørkt stof til nye følsomhedsniveauer, forhåbentlig finde den undvigende WIMP. Eller, han sagde, det kunne vise, at mørkt stof ikke er en partikel, da denne teknologi nu har vist sig i stand til at søge efter andre typer mørkt stof end WIMP'er.

"Tidligere har hvis du ville lede efter en bestemt form for mørkt stof, du var virkelig nødt til at lede efter en bestemt slags detektor. Nu med denne flydende argon -teknologi, det åbner virkelig døren for at bruge en enkelt teknologi til at søge efter en håndfuld forskellige slags mørkt stof, "tilføjede Renshaw, der for nylig præsenterede DarkSide -fund på UCLA Dark Matter Conference.

Mens Hungerford og Renshaw fortsætter deres forskning i Houston, tre andre medlemmer af UH-teamet bemander den daglige drift i Italien. Forskningsassistent Nicola Canci administrerer DS-50-detektoren og overvåger dens ydeevne.

"Det kryogene system, der holder argonen i flydende fase, skal overvåges, og nogle operationer er nødvendige for at muliggøre detektorens gode præstationer. Elektronik overvåges. Signaler, der kommer fra detektoren, er forbedret, hvis det er nødvendigt, og datakvaliteten kontrolleres rutinemæssigt, "Sagde Canci.