Det avger inte elektromagnetisk strålning och ingen vet riktigt vad det är, men det har inte hindrat ett team av europeiska forskare från att utveckla en enhet som forskare kommer att använda för att upptäcka och bestämma arten av den mörka materien som utgör 1 / 4 av vårt universums massa.
Forskarna från University of Zaragoza (UNIZAR) och Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, i Frankrike), gjorde antaganden om arten av mörk materia baserat på teoretiska studier och utvecklade en enhet som kallas en "scintillating bolometer" för att upptäcka resultatet av interaktion mellan mörk materia och material inuti detektorn.
”En av de största utmaningarna i fysiken idag är att upptäcka den verkliga naturen hos mörk materia, som inte kan observeras direkt - även om det verkar utgöra en fjärdedel av universums materia. Så vi måste försöka upptäcka det med hjälp av prototyper som den vi har utvecklat ”, berättar Eduardo García Abancéns, en forskare från UNIZARs laboratorium för kärnfysik och astropartiklar.
García Abancéns är en av forskarna som arbetar med ROSEBUD-projektet (en förkortning för Rare Objects SEarch med Bolometers UndergrounD), ett internationellt samarbetsinitiativ mellan Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-universitetet i Paris-Syd, i Frankrike) och universitetet av Zaragoza, som fokuserar på jakt på mörk materia i Vintergatan.
Forskarna har arbetat under det senaste decenniet på detta uppdrag vid Canfranc Underground Laboratory, i Huesca, där de har utvecklat olika kryogena detektorer (som arbetar vid temperaturer nära absolut noll:? 273,15 ° C). Det senaste är en "scintillating bolometer", en 46-gram enhet som i detta fall innehåller en kristall "scintillator", som består av vismut, grodd och syre (BGO: Bi4Ge3O12), som fungerar som en mörk materia-detektor.
Naturligtvis måste forskarna göra några antaganden om själva den mörka materiens natur för att bygga alla typer av detektorer av mörk materia. Detekteringstekniken som utvecklats av forskarna är baserad på ett antal teoretiska studier som pekar på partiklar som kallas WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) som huvudbeståndsdel i mörk materia.
”Denna detekteringsteknik är baserad på en samtidig mätning av ljus och värme som produceras av interaktionen mellan detektorn och de hypotetiska WIMP: er, som enligt olika teoretiska modeller förklarar existensen av mörk materia”, förklarar García Abancéns.
Forskaren förklarar att skillnaden i scintillation av de olika partiklarna gör det möjligt för denna metod att skilja mellan de signaler som WIMP: er skulle producera och andra som produceras av olika element i bakgrundsstrålning (såsom alfa-, beta- eller gammapartiklar).
För att mäta den mindre mängden producerad värme måste detektorn kylas till temperaturer nära absolut noll, och en kryogen anläggning, förstärkt med bly och polyetenstenar och skyddad från kosmisk strålning när den ligger under Tobazo-berget, har installerats vid Canfranc underjordiska laboratorium.
"Den nya scintillerande bolometern har presterat utmärkt och bevisat dess livskraft som en detektor i experiment för att leta efter mörkt material, och också som en gammaspektrometer (en enhet som mäter denna typ av strålning) för att övervaka bakgrundstrålning i dessa experiment", säger García Abancéns.
Den scintillating bolometern finns för närvarande vid Orsay University Center i Frankrike, där teamet arbetar för att optimera enhetens ljussamling och genomföra försök med andra BGO-kristaller.
Denna studie, som nyligen publicerades i tidskriften Optical Materials, är en del av det europeiska EURECA-projektet (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Detta initiativ, där 16 europeiska institutioner deltar (inklusive universitetet i Zaragoza och IAS), syftar till att konstruera en krytondetektor med ett ton och använda den under det kommande decenniet för att jaga universums mörka materia.
Källa: FECYT (Spanien)
