Австралия терең кара кенден "кара материяны" издейт

Мазмуну:

Австралия терең кара кенден "кара материяны" издейт
Австралия терең кара кенден "кара материяны" издейт
Anonim

Мельбурндун түндүк -батышынан бир нече саат алыстыкта жайгашкан кичинекей Виктория шаарынын Стауэлл шаарынын четиндеги алтын кенинин тереңдигинде ааламдагы эң кыйын заттардын бири - караңгы заттарды издөө үчүн лаборатория курулууда.

Бир километр жер астындагы лаборатория азыр миллиондогон долларлык ишканага караганда теннис кортуна окшош үңкүргө окшош. Бул лаборатория - Мельбурн Университети, ANSTO, Свинберн жана башкалардын өнөктөштүгү дагы эле иштелип чыгууда. Бирок ийгиликтүү болсо, бул астрофизиканын эң чоң сырларынын бирин чечүүгө жардам берет.

"Бул биз үчүн өтө маанилүү учур", - деди Мельбурн университетинин доценти Филлип Уркуихо, бөлүкчөлөрдүн физиги жана караңгы зат экспериментинин техникалык координатору SABER - натрий йодиди активдүү фондон баш тартуу эксперименти.

"Лабораториянын өзү декабрга чейин бүтүшү керек. Биз ноябрга чейин эксперименталдык жабдууларыбыздын бир бөлүгүн алып келебиз деп үмүттөнөбүз".

Ааламдагы заттын 85% түзөт деп ойлонгон кара материяны табуу оңой эмес. Ал газ жана чаң сыяктуу космостук объекттерди табуу үчүн кеңири колдонулган толкун узундуктарынын биринде да көрүнбөйт. Анын үстүнө, ал электромагниттик күчтөр менен такыр эле өз ара аракеттенбейт окшойт - бул ал нурду сиңирбейт, чагылдырбайт жана чыгарбайт.

Илимпоздор анын бар экенин жылдыздар, галактикалар жана галактика кластерлери эч кандай кошумча түшүндүрмөсү жок өтө күчтүү гравитациялык тартылуусунан улам билишет, мисалы, бир жерде караңгы заттын катылганын.

ANSTOнун стратегиялык долбоорлор боюнча улук кеңешчиси, доктор Ричард Гарретт: "Эгерде биз таба алсак, бул кепилденген Нобель сыйлыгы", - дейт. "Бул [гравитациялык толкундарга окшош. Бул 30-40 жыл издеген дагы бир нерсе, акыры бул чоң эксперименттерге чейин (тактап айтканда, лазердик интерферометриялык гравитациялык толкун обсерваториясы) аны тапкан жок."

Бирок кара материяны издөө ушул кезге чейин ийгиликсиз болгон. Азыркыга чейин.

Биздин мурундун астында

Окумуштуулар Жердеги караңгы заттарды ар кандай жолдор менен табууга аракет кылышууда.

Биринчи жол-караңгы заттын гамма нурлары же бөлүкчө-анти-бөлүкчө жуптары сыяктуу биз байкай ала турган нерсеге айланышы. Тилекке каршы, караңгы зат аларды чыгаруучу жалгыз астрономиялык процесс эмес, бул процесске дагы бир татаал катмарды кошот.

SABER сыяктуу детекторлор бар, алар жер астындагы терең булактардан начар аракеттенген массалык бөлүкчөлөр же WIMPS деп аталган гипотетикалык караңгы заттардын бөлүкчөлөрүнүн кайтып келишин аныктоого аракет кылышат.

Image
Image

Бирок буга чейин курулган ар бир детектор башка себептерге байланыштуу сигналдарды гана аныктады. Кара зат түшүнүксүз бойдон калууда.

Бир өзгөчөлүктү эске албаганда. Акыркы 25 жыл ичинде Италиянын түндүк -чыгышындагы Л'Аквиланын жанындагы Laboratori Nazionali del Gran Sasso лабораториясында DAMA / LIBRA детектору жазылган сигналдардын санынын жылдык үлгүсүн белгиледи. "Жылдык модуляция эффекти" деп аталат, бул Жер биздин галактиканын караңгы зат галоуна кирип -чыгып кетишинен келип чыгышы мүмкүн.

"Бул 25 жылдын ичинде [DAMA / LIBRA] маалыматтары бул жылдык модуляция эффектинин өтө жогорку ишенимдүүлүккө ээ экенин көрсөттү" дейт Уркуиджо."Изилдөөлөрү жана изилдөөлөрүнө көз карандысыз сын -пикирлер аркылуу алар муну түшүндүрүү үчүн кара зат гипотезасын жокко чыгара алышкан жок."

Италиялык лаборатория детекторлор дүйнөсүндө "ак каргага" окшош эле, анткени алардын жыйынтыктарын башка эч бир детектор кайталай албайт. Мунун себептеринин бири DAMA / LIBRA командасынын натрий йодидинин атайын кристаллдарын колдонгону. Алар эң радио тазаланган, башкача айтканда, радиоактивдүүлүк деңгээли өтө төмөн болгон, жана бул рекорд дагы эле командада.

Кристаллдарды өндүрүү үчүн натрий йодид порошогу "астроград" колдонулат - радиоактивдүүлүгү төмөн, бирок кристалл боло элек кошулма. Изилдөөчүлөр порошоктон кристалл өстүргөндө, көбүнчө айлана -чөйрөдөн чыккан радиоактивдүү булганычтар кристаллдарга чырмалышат, андыктан радиоактивдүүлүгү төмөн болуп, кристаллдарды өстүрүү жана тазалоо үчүн өзгөчө жабдуулар талап кылынат.

"Бул чындыгында абдан татаал жана көп убакытты талап кылган R&D процесси",-дейт кристаллдардын Urquijo.

Бирок DAMA / LIBRA скептиктери бул кристаллдардын радиоактивдүү тазалыгына байланыштуу деп ишенишпейт. Бул үлгү жыл сайын аныкталгандыктан, алар детектор бул сигналдын өзгөрүшүн мезгилдердин алмашуусу менен гана өлчөйт деп ойлошот.

Дал ушул жерде биз дүйнөнүн башка тарабында, мезгилдерге карама -каршы келгенибиз абдан пайдалуу.

"Эгерде биз алар сыяктуу эле эффектти көрсөк, анда бул сезондук эмес, сырткы нерсе экенин билебиз" дейт Уркуихо. "Негизи, экөөбүз тең караңгы материяны көрөбүз."

Караңгы зат болбосо да, ал дагы эле илимпоздор билбеген Жерден тышкаркы нерсе болмок, бул болсо караңгы материяны табуу сыяктуу дээрлик кызыктуу болмок. Бирок адегенде алар детекторду бүтүрүшү керек.

Буга чейин, алар натрий йодиди кристаллдарын DAMA / LIBRA экспериментинде колдонулгандан да таза радио кылышты - бул бүткүл дүйнө жүзү боюнча институттардын ортосунда узак изилдөө жана өнүгүү процессин талап кылган.

ANSTO буга чейин радиациянын эң кичине деңгээлин текшерүү үчүн жабдууларды орноткон жана команда мүмкүн болушунча төмөн экенин текшерип, алардын бардык материалдарын радиоактивдүүлүккө текшерип жатат. Айланабызда радиациянын кичинекей деңгээли бар - ал тургай, банандар менен адамдар бир аз радиоактивдүү. Андыктан команда детектордун ишине тоскоол болбош үчүн бул "нормалдуу" радиоактивдүүлүктү чектеши керек.

"Биз курулуш үчүн эң жакшы бетон аралашмасын табууга аракет кылып, Австралиянын бардык тарабынан кум, шагыл жана цемент порошогунун бардык түрлөрүн өлчөдүк" дейт Гаррет.

"Биз жер астынан өтө алсыз сигналдарды издеп жатабыз, бирок биз колдонуп жаткан бетон радиоактивдүү болсо, муну жасоонун мааниси жок."

Андан кийин - жайгашкан жери. Активдүү алтын кенинде иштөөнүн көптөгөн оң жактары бар. Тоо -кен компаниясы бардык желдетүү жана коопсуздукту башкаруу боюнча кам көрөт. Мындан тышкары, шахтанын жумушчулары илимпоздорду атайын жабдылган шахта вагондорунда лабораторияга чейин узун, ийри туннелдер аркылуу ташый алышат.

Бирок бул методдун өзүнүн кемчиликтери жана көйгөйлөрү бар. Кендин ээлери алмашып, бир азга жабылганда лабораториянын курулушу дээрлик үч жылга созулган. Мындан тышкары, шахтерлор алтын үчүн жарылып кетиши үчүн үңкүр ар бир сегиз саатта бошотулушу керек.

Диаграммаларда SABER темир кампага салынган челектин ичиндеги люстрага окшош. Детектордун өзү люстра болуп, идиштин чокусуна илинип турат жана нурлануунун кичинекей көрсөтмөлөрүн аныктоо үчүн радиоактивдүү натрий йодидинин 50кг кристаллдары менен толтурулган.

Чан, команда Veto деп атаган, фотомультипликаторлорго (укмуштай сезгич жарык детекторлоруна) толгон жана линиялык алкилбензолду камтыйт, көбүнчө жуугучтарды жасоо үчүн колдонулуучу суюктук, бирок бул учурда жарык менен жаркырап турган "суюк сцинтиллятор" катары колдонулат. ага радиация тийет. Жана дагы төрт метрлик кампа бар, ал тургай Urquiho бир аз ашыкча деп айта алат: SABER 100 тоннадай болотту камтыйт, ал экспериментти потенциалдуу өлчөөлөрдү буза турган адашкан бөлүкчөлөрдүн радиациясынан коргойт.

"Бизде фондук радиация жөнүндө чыныгы паранойя болгон", - деп түшүндүрөт Уркуиджо. "Түштүк жарым шарынын каалаган жеринде кездешүүчү эң төмөнкү радиоактивдүүлүк аймагы дал ушул кристаллдардын так ортосунда жайгашкан."

Бирок азыр детектордун тетиктери шахтага жеткириле элек - анын ордуна караңгы заттарды издөө үчүн жабдуулардын бир бөлүгү унаа токтотуучу жайда.

"Мельбурн университетинде жабдууларды сактоо үчүн көп орун жок, андыктан биз ANSTO туташуубузду колдонуп, суюктук сцинтилляторду автопаркка жайгаштырабыз", - дейт Уркуиджо.

Детектор акыры орнотулганда, анын үстүндө отуруп, жыйынтыгын күтүү гана калды. Бирок ага чейин команданын кыла турган иштери бар.

"Ар бир материал бизге келет жана биз анын радиоактивдүүлүгүн өлчөйбүз, анын жетиштүү экенин текшерүү үчүн" дейт Гаррет.

- Бул убакытка каршы жарыш.

Сунушталууда: