تجربة المادة المظلمة تصل إلى مرحلة حاسمة في أعماق الأرض: ScienceAlert

وصل العلماء في كلية العلوم والهندسة بجامعة مينيسوتا إلى علامة فارقة مع البحث عن المادة المظلمة فائقة التبريد تجربة (SuperCDMS).

تقع في أعماق الأرض في مختبر مرصد سودبوري للنيوترينو (SNOLAB) في كندا، وهو أعمق مختبر تحت الأرض في العالم، تم تصميم هذه التجربة للكشف عن كتلة الكون غير المرئية، والمعروفة أيضًا باسم. المادة المظلمة.

أعلن فريق SuperCDMS مؤخرًا أنهم نجحوا في تبريد التجربة إلى درجة حرارتها التشغيلية، وهي أبرد بمئات المرات من الفضاء الخارجي.

تم الافتراض رسميًا في سبعينيات القرن العشرين من قبل عالمة الفلك الشهيرة فيرا روبين (التي سُمي مرصد فيرا سي روبين باسمها)، أن المادة المظلمة هي الكتلة الغامضة التي تمثل نظريًا 85٪ من الكتلة في الكون المعروف.

وعلى الرغم من ستين عاما من الدراسة المستمرة، إلا أن العلماء لم يجدوا بعد دليلا ملموسا على هذه المادة أو تحديد المادة التي تتكون منها.

ومع ذلك، فإن النظرية الأكثر قبولا على نطاق واسع هي أنها تتكون من جسيمات كبيرة تتفاعل مع “المادة الطبيعية” عن طريق الجاذبية، والمعروفة باسم نموذج المادة المظلمة الباردة (CDM).

تتكون التجربة، المصممة لاكتشاف جسيمات المادة المظلمة التي تمر بالفعل عبر الأرض، من غلاف أسطواني يبلغ طوله أربعة أمتار وقطره أربعة أمتار (~ 13 × 13 قدمًا) مصنوع من طبقات من الرصاص فائق النقاء.

يحمي هذا التدريع أجهزة الكشف الموجودة بالداخل من الإشعاع، بما في ذلك النيوترونات وأشعة جاما التي تنتجها الأشعة الكونية عالية الطاقة التي تمر عبر غلافنا الجوي.

يمثل الوصول إلى درجة الحرارة الأساسية تحولًا كبيرًا لـ SuperCDMS، وهي 1/1000 درجة فوق الصفر المطلق (-273.15 درجة مئوية؛ -459.67 درجة فهرنهايت)، وهي درجة الحرارة التي تتوقف عندها الحركة الذرية والجزيئية.

قالت بريسيلا كوشمان، الأستاذة في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة مينيسوتا والمتحدثة باسم SuperCDMS، في UMN بيان صحفي:

يعد الوصول إلى درجة الحرارة الأساسية معلمًا رئيسيًا في حملة استمرت لسنوات لبناء منشأة منخفضة الخلفية قادرة على استيعاب أجهزة الكشف عن الحالة الصلبة المبردة الحساسة.

في درجات الحرارة المنخفضة للغاية هذه، يمكن لأجهزة الكشف المثبتة لدينا الآن مسح منطقة جديدة تمامًا من مساحة المعلمات حيث قد تكون أخف جسيمات المادة المظلمة كامنة.

بالإضافة إلى تصميم وتجميع الدرع المنخفض الخلفية الذي يحمي أجهزة الكشف، قام باحثون من جامعة مينيسوتا أيضًا بتطوير الدرع التعلم الآلي الخوارزميات وتقنيات التحليل.

سيتم استخدامها لاستخراج إشارات المادة المظلمة من البيانات بسرعة بمجرد بدء تشغيل التجربة في غضون بضعة أشهر.

متعلق ب: ربما تم اكتشاف المادة المظلمة أخيرًا في وهج مجرتنا

ومع تحقيق درجة الحرارة الأساسية، سينتقل التعاون الآن إلى عملية تشغيل الكاشف التي تستغرق أشهرًا، حيث سيتم خلالها تشغيل كل قناة كاشف ومعايرتها وتحسينها.

بالإضافة إلى المادة المظلمة، سيسمح نظام SuperCDMS للعلماء بدراسة النظائر النادرة، ودراسة ترسبات الطاقة وصولاً إلى مستوى الإلكترون فولت، وربما اكتشاف أنواع جديدة من تفاعلات الجسيمات.

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. اقرأ المادة الأصلية.