Det udsender ikke elektromagnetisk stråling, og ingen ved virkelig, hvad det er, men det har ikke forhindret et team af europæiske forskere i at udvikle en enhed, som forskere vil bruge til at opdage og bestemme arten af det mørke stof, der udgør 1 / 4 af massen i vores univers.
Forskerne fra University of Zaragoza (UNIZAR) og Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, i Frankrig), antog antagelser om arten af mørkt stof baseret på teoretiske studier og udviklede en anordning, der kaldes et "scintillerende bolometer" for at opdage resultatet af interaktion mellem mørkt stof og materiale inde i detektoren.
”En af de største udfordringer i fysik i dag er at opdage den sande natur af mørk stof, som ikke direkte kan observeres - selvom det ser ud til at udgøre en fjerdedel af universets stof. Så vi er nødt til at forsøge at opdage det ved hjælp af prototyper som den, vi har udviklet ”, fortæller SINC, Eduardo García Abancéns, en forsker fra UNIZARs laboratorium for nuklear fysik og astropartikler.
García Abancéns er en af forskerne, der arbejder på ROSEBUD-projektet (et akronym for Rare Objects SEarch med Bolometers UndergrounD), et internationalt samarbejdsinitiativ mellem Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-universitetet i Paris-Syd, i Frankrig) og universitetet af Zaragoza, der fokuserer på jagt på mørkt stof i Mælkevejen.
Forskerne har arbejdet i det sidste årti med denne mission på Canfranc Underground Laboratory, i Huesca, hvor de har udviklet forskellige kryogene detektorer (som fungerer ved temperaturer tæt på absolut nul:? 273,15 ° C). Den seneste er en "scintillerende bolometer", en 46-gram enhed, der i dette tilfælde indeholder en krystal "scintillator", der består af vismut, spire og ilt (BGO: Bi4Ge3O12), der fungerer som en mørk stofdetektor.
For at opbygge enhver type detektor af mørke stoffer måtte forskerne naturligvis tage nogle antagelser om selve den mørke sags natur. Påvisningsteknikken udviklet af forskerne er baseret på en række teoretiske undersøgelser, der peger på partikler kaldet WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) som den vigtigste bestanddel af mørkt stof.
”Denne detekteringsteknik er baseret på den samtidige måling af lys og varme, der er produceret ved interaktionen mellem detektoren og de hypotetiske WIMP'er, der ifølge forskellige teoretiske modeller forklarer eksistensen af mørkt stof”, forklarer García Abancéns.
Forskeren forklarer, at forskellen i scintillation af de forskellige partikler gør det muligt for denne metode at skelne mellem de signaler, som WIMP'erne ville producere og andre, der er produceret af forskellige elementer i baggrundstråling (såsom alfa-, beta- eller gamma-partikler).
For at måle den minimale mængde produceret varme skal detektoren afkøles til temperaturer tæt på absolut nul, og der er installeret et kryogent anlæg, forstærket med bly og polyethylensten og beskyttet mod kosmisk stråling, når den hører under Tobazo-bjerget. på undergrundslaboratoriet Canfranc.
”Det nye scintillerende bolometer har fungeret udmærket og bevist dens levedygtighed som en detektor i eksperimenter til at se efter mørkt stof, og også som et gammaspektrometer (en enhed, der måler denne type stråling) til at overvåge baggrundsstråling i disse eksperimenter”, siger García Abancéns.
Det scintillerende bolometer findes i øjeblikket på Orsay University Center i Frankrig, hvor teamet arbejder for at optimere enhedens lysopsamling og udføre forsøg med andre BGO-krystaller.
Denne undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Optical Materials, er en del af det europæiske EURECA-projekt (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Dette initiativ, hvor 16 europæiske institutioner deltager (herunder universitetet i Zaragoza og IAS), sigter mod at konstruere en 1 ton kryogen detektor og bruge den i det næste årti til at jage efter universets mørke stof.
Kilde: FECYT (Spanien)
