Den avgir ikke elektromagnetisk stråling og ingen vet egentlig hva det er, men det har ikke stoppet et team av europeiske forskere fra å utvikle en enhet som forskere vil bruke for å oppdage og bestemme arten av den mørke materien som utgjør 1 / 4 av massen i vårt univers.
Forskerne fra University of Zaragoza (UNIZAR) og Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS, i Frankrike), la antakelser om arten av mørk materie basert på teoretiske studier, og utviklet apparat som kalles en "scintillating bolometer" for å oppdage resultatet om interaksjon av mørk materie med materiale inne i detektoren.
”En av de største utfordringene i fysikk i dag er å oppdage den sanne naturen til mørk materie, som ikke kan observeres direkte - selv om det ser ut til å utgjøre en fjerdedel av saken om universet. Så vi må forsøke å oppdage det ved å bruke prototyper som den vi har utviklet ”, forteller Eduardo García Abancéns, forsker fra UNIZARs laboratorium for kjernefysikk og astropartikler, forteller til SINC.
García Abancéns er en av forskerne som jobber med ROSEBUD-prosjektet (et akronym for Rare Objects SEarch with Bolometers UndergrounD), et internasjonalt samarbeidsinitiativ mellom Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-universitetet i Paris-Sør, i Frankrike) og universitetet av Zaragoza, som fokuserer på jakt på mørk materie i Melkeveien.
Forskerne har jobbet det siste tiåret på dette oppdraget på Canfranc Underground Laboratory, i Huesca, hvor de har utviklet forskjellige kryogene detektorer (som fungerer ved temperaturer nær absolutt null:? 273,15 ° C). Det siste er en "scintillating bolometer", en 46-gram enhet som i dette tilfellet inneholder en krystall "scintillator", som består av vismut, spire og oksygen (BGO: Bi4Ge3O12), som fungerer som en mørk materiedetektor.
For å bygge alle typer detektorer av mørk materie måtte naturligvis forskerne gjøre noen antagelser om selve den mørke materiens natur. Deteksjonsteknikken utviklet av forskerne er basert på en rekke teoretiske studier som peker på partikler som kalles WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) som hovedbestanddelen av mørk materie.
"Denne deteksjonsteknikken er basert på samtidig måling av lys og varme produsert av samspillet mellom detektoren og de hypotetiske WIMP-er, som ifølge forskjellige teoretiske modeller forklarer eksistensen av mørk materie," forklarer García Abancéns.
Forskeren forklarer at forskjellen i scintillasjonen av de forskjellige partiklene gjør at denne metoden kan skille mellom signalene som WIMP-ene ville produsere og andre produsert av forskjellige elementer i bakgrunnsstråling (for eksempel alfa-, beta- eller gamma-partikler).
For å måle den minimale mengden varme som produseres, må detektoren avkjøles til temperaturer nær absolutt null, og det er installert et kryogent anlegg, forsterket med bly og polyetylenstein og beskyttet mot kosmisk stråling mens det ligger under Tobazo-fjellet. på Canfranc underjordiske laboratorium.
"Det nye scintillerende bolometeret har fungert ypperlig og bevist dens levedyktighet som en detektor i eksperimenter for å se etter mørk materie, og også som et gamma-spektrometer (et apparat som måler denne typen stråling) for å overvåke bakgrunnsstråling i disse eksperimentene," sier García Abancéns.
Den scintillating bolometer er for tiden på Orsay University Centre i Frankrike, der teamet jobber for å optimalisere enhetens lyssamling og utføre forsøk med andre BGO-krystaller.
Denne studien, som nylig ble publisert i tidsskriftet Optical Materials, er en del av det europeiske EURECA-prosjektet (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Dette initiativet, der 16 europeiske institusjoner deltar (inkludert universitetet i Zaragoza og IAS), tar sikte på å konstruere en tonn ton kryogen detektor og bruke den i løpet av det neste tiåret til å jakte på universets mørke materie.
Kilde: FECYT (Spania)
