Эксперимент SuperCDMS достиг порога температуры для охоты на темную материю

Исследователи из Университета Миннесоты, работающие в коллаборации SuperCDMS, успешно охладили новый эксперимент до базовой температуры, которая на тысячные доли градуса превышает абсолютный ноль и в сотни раз ниже температуры открытого космоса. Эта информация была представлена в официальных материалах университета, посвященных достижению важного переходного этапа в рамках эксперимента SuperCDMS, проводимого в глубоководной лаборатории SNOLAB в Канаде.

Коллаборация SuperCDMS объявила о достижении критически важного рубежа: оборудование эксперимента удалось охладить до температуры, необходимой для начала работы сверхпроводящих детекторов. Эта температура в сотни раз ниже температуры открытого космоса и всего на тысячные доли градуса выше абсолютного нуля, при котором полностью прекращается движение атомов и молекул.

Достижение базовой температуры знаменует собой переход от этапов строительства и установки к вводу в эксплуатацию и непосредственно научным исследованиям. Основная цель эксперимента SuperCDMS — обнаружение частиц темной материи, которые, как полагают ученые, составляют 85 процентов всей материи во Вселенной. Эти загадочные частицы в теории могут проходить сквозь Землю, оставаясь неуловимыми, но при этом фундаментально важными для понимания природы от микрочастиц до эволюции Вселенной.

Профессор Присцилла Кушман, представитель SuperCDMS из Школы физики и астрономии UM, подчеркнула значимость этого события. «Достижение базовой температуры это важная веха в многолетней кампании по созданию установки с низким фоновым шумом, способной вместить наши чувствительные криогенные твердотельные детекторы», — отметила она. По ее словам, при экстремально низких температурах детекторы могут сканировать новую область параметрического пространства, где могут скрываться самые легкие частицы темной материи.

Команда из Университета Миннесоты сыграла ключевую роль в подготовке эксперимента. Ученые разработали и собрали экран с низким фоновым излучением, который защищает детекторы от следовой радиоактивности и нейтронов. Этот четырехметровый цилиндрический корпус изготовлен из слоев сверхчистого свинца для подавления гамма-излучения и полиэтилена высокой плотности для замедления нейтронов.

Помимо этого, исследователи университета разработали новые алгоритмы реконструкции и методы анализа для быстрого извлечения сигналов темной материи из данных, которые начнут поступать через несколько месяцев. Группа находится в авангарде научной работы при поддержке доцента Яна Лю, который возглавляет рабочую группу по анализу данных эксперимента.

Эксперимент SuperCDMS развернут в SNOLAB — исследовательском центре, расположенном на глубине более двух километров под землей в действующем никелевом руднике близ Садбери, Онтарио. Такая глубина защищает установку от космических лучей и других фоновых частиц, которые могли бы заглушить слабые сигналы от темной материи.

Теперь, после достижения базовой температуры, коллаборация перейдет к многомесячному процессу ввода детекторов в эксплуатацию: включению, калибровке и оптимизации каждого канала. Помимо поисков темной материи, SuperCDMS позволит ученым изучать редкие изотопы, исследовать ранее недоступные энергии и, возможно, открыть совершенно новые типы взаимодействий частиц.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях