آزمایشات فیزیکدانان با هدف جستجوی ماده تاریک
گروهی از فیزیکدانان بین المللی در لابراتوارهای زیرزمینی "گرن ساسو" آزمایشات جدیدی را با هدف یافتن ماده تاریک انجام دادند. به گزارش خبرگزاری مهر، بیش از 60 دانشمند از موسسات علمی آمریکا، چین، فرانسه، آلمان، ایتالیا، هلند، پرتغال و سوئیس در لابراتوارهای "گرن ساسو" واقع در عمق هزار و 400 متری در زیر کوهستان "آکوئیلا" در ایتالیا آزمایش جدیدی به نام "زنون 100" را انجام دادند.
آزمایش زنون 100 در کنار CRESST ، DAMA و WARP یکی از چهار آزمایشی است که برای کشف ماده تاریک در لابراتوارهای گرن ساسو انجام می شود.
الگوی عملکرد آشکارساز زنون 100
در آشکارسازی "زنون 100" یک سیلندر محتوی خالص ترین زنون برای یافتن "ذرات بزرگ فعل انفعالی ضعیف" (WIMP) آزمایش شد.
هر چند که در مدت 100 روز آزمایش، ذرات WIMP کشف نشدند اما گفته می شود که هر نوع رصد مستقیم از فعالیت این ذرات می تواند به عنوان بزرگترین ساختار رصدشده از ماده تاریک معرفی شود.
"النا آپریله" دانشمند دانشگاه کلمبیا و سرپرست این همکاری بین المللی در این خصوص توضیح داد: "در مدت این 100 روز ما منتظر مشاهده حدود دو حادثه بودیم که باید از پرتوهای عمق کیهانی ناشی شده باشند. هرچند ما نتوانستیم هیچ اطلاعاتی در خصوص ذرات WIMP به دست آوریم اما تحقیقات ما همچنان ادامه دارد. در حال حاضر ما توانسته ایم محکم ترین پیوندهای دنیا میان فعل انفعالات نوع ارتجاعی ذرات WIMP و ماده عادی جهان را پیدا کنیم. همچنین با آشکارساز خود توانستیم پرتوهای عمق رادیواکتیو را به سطوح بی سابقه ای کاهش دهیم."
این نمودار نتایج زنون 100 را نشان می دهد
محور افقی جرم ذره ماده تاریک و محور عمودی احتمال فعل و انفعال ماده تاریک با ماده عادی را نشان می دهد
در قسمت بالای نمودار، در منحنی آبی اطلاعات جدید زنون 100 در نظر گرفته نشده است. مناطق خاکستری پیش بینی های تئوری فوق تقارن را نشان می دهد براساس گزارش مدیا ایناف، زنون یک گاز نجیب از گروه 8 جدول تناوبی است. این گاز یک عنصر شفاف، بی بو و بسیار گران است که حدود هزار دلار بر کیلوگرم قیمت دارد. در این آزمایش، 61 کیلوگرم زنون مایع برای یافتن یک WIMP هدف استفاده شد. این مایع در دمای حدود 90- درجه سانتیگراد در یک دستگاه سرماساز از جنس فولاد ضدزنگ قرار گرفته بود. همچنین 100 کیلوگرم زنون مایع فعال جرقه زننده، 2 تن مس فوق خالص، 1.6 تن پلی اتیلن و 34 تن سرب و آب مورد استفاده قرار گرفت.
در این آزمایش در مجموع 161 کیلوگرم زنون بسیار خالص در حالت مایع به کار رفت. درصورتی که در آزمایش زنون 100 ذرات WIMP بالقوه از این آشکارساز عبور می کرد زنون خالص اجازه می داد که یک پدیده دوگانه از درخشش و یونیزه سازی تولید شود. ارزیابی ارتباط میان درخشش و یونیزه سازی یک شاخص مهم برای اثبات وجود ماده تاریک است.
الگوی عملکرد آشکارساز زنون 100
در آشکارسازی "زنون 100" یک سیلندر محتوی خالص ترین زنون برای یافتن "ذرات بزرگ فعل انفعالی ضعیف" (WIMP) آزمایش شد.
هر چند که در مدت 100 روز آزمایش، ذرات WIMP کشف نشدند اما گفته می شود که هر نوع رصد مستقیم از فعالیت این ذرات می تواند به عنوان بزرگترین ساختار رصدشده از ماده تاریک معرفی شود.
"النا آپریله" دانشمند دانشگاه کلمبیا و سرپرست این همکاری بین المللی در این خصوص توضیح داد: "در مدت این 100 روز ما منتظر مشاهده حدود دو حادثه بودیم که باید از پرتوهای عمق کیهانی ناشی شده باشند. هرچند ما نتوانستیم هیچ اطلاعاتی در خصوص ذرات WIMP به دست آوریم اما تحقیقات ما همچنان ادامه دارد. در حال حاضر ما توانسته ایم محکم ترین پیوندهای دنیا میان فعل انفعالات نوع ارتجاعی ذرات WIMP و ماده عادی جهان را پیدا کنیم. همچنین با آشکارساز خود توانستیم پرتوهای عمق رادیواکتیو را به سطوح بی سابقه ای کاهش دهیم."
این نمودار نتایج زنون 100 را نشان می دهدمحور افقی جرم ذره ماده تاریک و محور عمودی احتمال فعل و انفعال ماده تاریک با ماده عادی را نشان می دهد
در قسمت بالای نمودار، در منحنی آبی اطلاعات جدید زنون 100 در نظر گرفته نشده است. مناطق خاکستری پیش بینی های تئوری فوق تقارن را نشان می دهد براساس گزارش مدیا ایناف، زنون یک گاز نجیب از گروه 8 جدول تناوبی است. این گاز یک عنصر شفاف، بی بو و بسیار گران است که حدود هزار دلار بر کیلوگرم قیمت دارد. در این آزمایش، 61 کیلوگرم زنون مایع برای یافتن یک WIMP هدف استفاده شد. این مایع در دمای حدود 90- درجه سانتیگراد در یک دستگاه سرماساز از جنس فولاد ضدزنگ قرار گرفته بود. همچنین 100 کیلوگرم زنون مایع فعال جرقه زننده، 2 تن مس فوق خالص، 1.6 تن پلی اتیلن و 34 تن سرب و آب مورد استفاده قرار گرفت.
در این آزمایش در مجموع 161 کیلوگرم زنون بسیار خالص در حالت مایع به کار رفت. درصورتی که در آزمایش زنون 100 ذرات WIMP بالقوه از این آشکارساز عبور می کرد زنون خالص اجازه می داد که یک پدیده دوگانه از درخشش و یونیزه سازی تولید شود. ارزیابی ارتباط میان درخشش و یونیزه سازی یک شاخص مهم برای اثبات وجود ماده تاریک است.
