Søgning efter mørkt stof giver teknik til at lokalisere tungmetalsømme

En metode til at lokalisere sømme af guld og andre tungmetaller er den usandsynlige spin-off af Swinburnes involvering i et kæmpe eksperiment for at opdage mørkt stof ned ad en mine i Stawell, Victoria.

Lektor Alan Duffy, fra Swinburne's Center for Astrophysics and Supercomputing og medlem af projektet Sodium iodide with Active Background REjection (SABRE), nævnte kosmiske stråling skabte effektivt en røntgenstråle af Jorden mellem den underjordiske detektor og overfladen.

I minen, SABRE-eksperimentet søger at opdage partikler af mørkt stof, noget ingen har opnået endeligt endnu. Ethvert signal fra mørkt stof ville være minimalt, og så SABRE-holdet skabte en fænomenalt følsom detektor, hvilken, det viser sig, er også følsom over for et væld af kosmiske partikler, der kan hjælpe os med at lokalisere guld.

At detektere partikler, der ikke er mørkt stof, er uønsket støj for SABRE - hvilket er grunden til, at de lokaliserede eksperimentet en kilometer nede i en mineskakt, hvor klippen ovenover blev tænkt tyk nok til at absorbere enhver kosmisk stråling.

Imidlertid, holdet fandt noget stråling stadig trængt ind - ikke ideelt til isolering af sjældne mørke materiehændelser, men at skabe en kraftfuld informationskilde. "Naturen har givet os den mest kraftfulde penetrerende scanner, du kan oprette, og der kræves ingen licens, " sagde Duffy.

Disse partikler, der kommer til Stawell Underground Physics Laboratory, er muoner:kortlivede partikler, der ligner elektroner, men 200 gange tungere. Muoner er fortrinsvis spredt af atomer med høje atomnumre og dermed aflejringer af tungmetaller, såsom guld, hvis atomnummer er seks gange større end carbon, skabe skygger svarende til knogler i et medicinsk røntgenbillede.

Ideen er ikke helt ny, men Duffy bemærkede, at teknologien "var blevet myndig." Holdets redesignede myon-detektor-prototype er langt fra sin forgænger fra 1960'erne, en kasse med omfangsrig højspændingselektronik, der skulle bruge to personer til at løfte den. Miniaturisering af elektroniske komponenter drevet af smartphone-teknologi bidrog til Duffys enhed, som han i størrelse sammenligner med "en moderigtig papirvægt".

"Den første, vi byggede, var et cylindrisk stykke scintillationsplast i en malingsboks. Du har aldrig set noget, der så så groft og klart ud, men det gav bare de smukkeste opdagelser."

Størrelsen er perfekt til at sænke til mineralboringer, og fordi teknologien er billig og kan tilsluttes via optisk fiber, Duffy forestiller sig "at indsætte en halv snes af dem og gå væk." Uger senere kunne et billede af mineralerne i den omgivende sten rekonstrueres ud fra dataene, hvilket vil kræve behandling svarende til den, der anvendes i astrofysik.

Duffy er begejstret over planerne om at bygge et firma op omkring enheden, og teamet har allerede interesse fra potentielle partnere. Men, det første skridt er at gøre deres prototype til et instrument, der er robust nok til et aktivt minested.

"Mørkt stof er æterisk, "Tilføjede Duffy." Det er grundlæggende for fysik, men det er svært at tænke på praktiske anvendelser. Alligevel ser jeg reelle kommercielle resultater i denne spin-off."