Первые научные данные, опубликованные в статье на сайте эксперимента LZ, показали, что все настройки выполнены корректно, сообщают в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. Устройство готово для поиска темной материи.
LUX-ZEPLIN расположен на глубине более 1,5 км в Подземном исследовательском центре Сэнфорда в Южной Дакоте. Эксперимент предназначен для улавливания вимпов, гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц. Размещение датчиков под Землей должно защитить их от космического излучения, которое может заглушить сигналы темной материи.
Участники эксперимента внутри резервуара для воды после установки детектора. Изображение: LZ, SLAC
Основа детектора — два вложенных друг в друга титановых резервуара, содержащих около 10 т очень чистого жидкого ксенона. Они просматриваются при помощи фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), способных обнаруживать слабые источники света. Емкости с газом помещены в более крупной детекторной системе для улавливания частиц, которые могут имитировать сигнал темной материи.
Столкновения частиц в ксеноне вызывают видимые мерцания или вспышки света, которые регистрируются ФЭУ, объясняют ученые. Кроме того такие взаимодействия также будут выбивать электроны из атомов ксенона, заставляя их дрейфовать к верхней части камеры под действием приложенного электрического поля. Там они создадут еще одну вспышку, позволяющую реконструировать пространственное событие. Исследователи анализируют характеристики сцинтилляций (кратковременной люминисценции), чтобы определить типы частиц, взаимодействующих в ксеноне.
Схема устройства (слева) и принципа его работы (справа). Изображение: LZ, SLAC
Невидимая, поскольку она не излучает, не поглощает и не рассеивает свет, темная материя имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Например, присутствие темной материи, которая, по оценкам, составляет около 85% от общей массы Вселенной, определяет форму и движение галактик.
До сих пор никому не удавалось обнаружить частицы темной материи. Исследователи полагают, что новый детектор, который стал самым чувствительным в мире, поможет решить эту проблему.
Мы планируем собрать примерно в 20 раз больше данных в ближайшие годы, так что мы только начинаем. Нам предстоит много заниматься наукой, и это очень интересно!
Хью Липпинкотт, исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и участник эксперимента LZ
Фото обложки: внутренний детектор перед установкой. Источник: LZ, SLAC
