Holder detektorer i mørkt stof rene og præcise

Et forskerhold ved South Dakota School of Mines &Technology har bygget en luftrenser, der har reduceret radon i luften til omkring 50 gange lavere end typisk udendørs luft. Teamet er med til at sikre succes for et af verdens mest følsomme mørke stofeksperimenter - LZ. Mørkt stof er aldrig blevet observeret direkte. Men det menes at udgøre 85% af alt materie i universet. Mysteriet om mørkt stof betragtes som et af de mest presserende spørgsmål inden for partikelfysik. LZ-eksperimentet køres dybt under jorden, hvor det vil blive beskyttet mod højenergipartikler, kaldet kosmisk stråling, som kan skabe uønskede baggrundsignaler. Men underjordiske miljøer udgør andre udfordringer. De er ofte højere i radon, hvilket også kan hæmme følsomme eksperimenter.

"Normalt er koncentrationen af ​​radon under jorden ret høj, men det udstyr, der er installeret i SURF reducerer radonbaggrund med en faktor tusinde, "siger Richard Schnee, Ph.d., afdelingsleder for fysik ved South Dakota Mines. "Radioaktive partikler er et reelt problem for disse superfølsomme detektorer i mørkt stof." Selv små mængder radon kunne forurene og smide eksperimentet. "Uden dette, det videnskabelige samfund har ingen grund til at stole på vores resultater, "siger Eric Morrison, en ph.d. -studerende ved South Dakota Mines, der arbejder på projektet.

Selvom radongas i luften ved SURF kan være nok til at forstyrre et følsomt eksperiment, det er ikke nok at være farlig for mennesker, der arbejder under jorden. Andre luftbehandlingssystemer på SURF holder luften i resten af ​​det underjordiske laboratorium på et sikkert niveau.

Schnees team kontrollerede også mange af de komponenter, der blev brugt til at bygge LZ for baggrundsstråling, da LZ -detektoren blev samlet. Denne forståelse af det samlede niveau af baggrundsstråling i selve udstyret hjælper forskere med at forudsige antallet af falske positive hændelser, der ligner interaktioner mellem mørkt stof. LZ flyttede for nylig under jorden på SURF og er klar til at starte jagten på mørkt stof i det kommende år. South Dakota Mines er en af ​​37 institutioner verden over, der arbejder på LZ.

South Dakota Mines -teamet har også designet og installeret et radonreduktionssystem til SuperCDMS SNOLAB -eksperimentet. Dette eksperiment er på jagt efter formodede partikler af mørkt stof sammen med LZ. SuperCDMS SNOLAB samles og drives på det canadiske laboratorium SNOLAB, placeret 6, 800 fod under jorden inde i en nikkelmine nær byen Sudbury, Ontario. Det er det dybeste underjordiske laboratorium i Nordamerika. SD Mines er en af ​​26 institutioner verden over, der arbejder på SuperCDMS SNOLAB.

Disse to forsøg, SuperCDMS SNOLAB og LZ, er kraftfulde nye værktøjer, der vil forsøge at løse et af de største mysterier i moderne fysik - mørkt stof.