Hochempfindlicher Detektor für Dunkle Materie gerade vorgestellt

Das LUX-ZEPLIN (LZ) Experiment Team gab heute die Ergebnisse seines ersten wissenschaftlichen Versuchs bekannt; Das Experiment ist der weltweit empfindlichste Detektor für dunkle Materie, und obwohl es bei diesem ersten Durchlauf keine dunkle Materie fand, bestätigte das Team, dass das Experiment wie erwartet funktionierte.

Der Detektor des LZ-Experiments bestand aus verschachtelten Tanks mit flüssigem Xenon, die jeweils 1,5 m hoch und 1,5 m breit waren und unter dem Süden vergraben waren Dakota. Die Idee ist, dass ein Teilchen aus dunkler Materie, das durch den Weltraum fliegt, schließlich von einem der Xenonatome abprallt, wodurch Elektronen in einem Blitz herausfallen, der vom Experiment aufgezeichnet wurde. Der Tank wurde etwa eine Meile unter der Erde vergraben, um die Menge an Hintergrundgeräuschen zu reduzieren. Die heutige Ankündigung erfolgt nach 60 Tagen Datenerfassung vom 25. Dezember bis 12. Mai.

„Wir suchen nach sehr, sehr energiearmen Sprüngen nach den Maßstäben der Teilchenphysik. Es ist ein sehr, sehr seltener Prozess, wenn er überhaupt sichtbar ist“, sagte Hugh Lippincott, Physiker an der University of California, Santa Barbara und ein Mitglied des LZ-Teams heute auf einer Pressekonferenz von dunkler Materie innerhalb von 10 Millionen Lichtjahren von Blei und wir erwarten nur eine Interaktion am Ende dieses Lichtjahres.

Dunkle Materie ist der allgemeine Begriff für unbekannte Dinge, die etwa 27 % des Universums ausmachen. Es interagiert selten mit gewöhnlicher Materie, daher seine „Dunkelheit“ für uns. Aber wir wissen, dass es existiert, weil es Gravitationseffekte hat, die auf kosmischen Skalen sichtbar sind, obwohl es nicht direkt nachgewiesen wird. (Die NASA bricht gut verstanden zusammen hier drüben.)

Es gibt viele Kandidaten für dunkle Materie. Einer ist WIMP oder schwach wechselwirkendes massives Teilchen. im Gegensatz zu anderen Hypothesen über dunkle Materie wie Achsen oder dunkle Photonen, die so klein und verstreut sind, dass sie sich wie Wellen verhalten könnten, hätten WIMPs eine Masse, interagieren aber selten mit gewöhnlicher Materie. Um es zu entdecken, benötigen Sie also ein Gerät, das die gesamte andere Physik so gut wie stummschaltet.

LZ ist sehr empfindlich, was es gut macht, solche vorübergehenden und seltenen Wechselwirkungen zu erkennen. Laut der Sanford Underground Research Facility ist das Experiment 30-mal größer und 100-mal empfindlicher als sein Vorgänger, das große unterirdische Xenon-Experiment. Veröffentlichung. Lippincott sagte, die LZ sei eine „effektive Zwiebel“, bei der jede Schicht des Experiments gegen Rauschen isoliert sei, das eine potenzielle Wechselwirkung mit WIMP maskieren könnte.

„Die Zusammenarbeit hat gut funktioniert, um die Reaktion des Detektors zu kalibrieren und zu verstehen“, sagte Aaron Manalisi, ein Berkeley Lab-Physiker und LZ-Teammitglied im Berkeley Lab. Pressemitteilung. „Angesichts der Tatsache, dass wir es jetzt seit einigen Monaten und während der COVID-Einschränkungen betreiben, ist es wirklich beeindruckend, dass wir so bedeutende Ergebnisse erzielt haben.“

Von den vielen Entdeckungen, die durch das 60-tägige LZ-Experiment gemacht wurden, schienen 335 vielversprechend, aber keine entpuppte sich als WIMPs. Das heißt nicht, dass WIMP nicht existiert, aber es eliminiert einen großen Teil der Kontroverse. (Das ist der Kern dessen, was Detektoren für Dunkle Materie tun: Nach und nach schließen sie die Masse der Teilchen aus Du kannst nicht wird.) Mehrere Physiker sagten kürzlich gegenüber Gizmodo Sie glauben, dass die nächste große Entdeckung in der Teilchenphysik von einem Dunkle-Materie-Detektor wie LZ kommen wird.

Dieses wissenschaftliche Rennen begann mit einer voraussichtlich 1.000-Tage-Zeitlinie. Auch die Endrunde war unverblindet, damit Team LZ beobachten kann, wie sich die Technik verhält. Da es wie erwartet funktionierte, würden die Ergebnisse des nächsten wissenschaftlichen Durchlaufs „gesalzen“ oder mit Störsignalen gespickt werden, z Abbau von Vorurteilen.

Zwanzigmal mehr Daten werden in den kommenden Jahren erhoben, vielleicht müssen sich Wimpy WIMPs also endlich der Musik ihres Daseins stellen. Andererseits waren sie vielleicht gar nicht da. Wir werden es nicht wissen, bis wir nachsehen.

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