حساس‌ترین حسگر ماده تاریک دنیا نتایج اولین آزمایش نویدبخش خود را منتشر کرد

تیم پژوهش‌های LUX-ZEPLIN (LZ) نتایج اولین آزمایش علمی خود را منتشر کرد. این آزمایش در حساس‌ترین حسگر ماده تاریک در دنیا در عمق 1490 متری زمین در داکوتای جنوبی صورت گرفت و اگرچه در اولین تلاش خود ماده تاریک را ندید، اما محققان تایید کرده‌اند که همه چیز مطابق انتظار پیش رفت.

محققان بالاخره داده‌هایی را که در یک بازه زمانی دو ماهه از 25 دسامبر تا 12 مه گردآوری کرده بودند، به اشتراک گذاشتند. «هیو لیپینکات»، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا و عضو تیم تحقیقاتی LZ در بیانیه‌ای مطبوعاتی در این باره گفت: «ما از دید استانداردهای فیزیک ذرات به دنبال واکنش‌های بسیار بسیار کم‌انرژی هستیم. این رویداد اگر ممکن باشد، خیلی خیلی نادر است. شما می‌توانید ذره‌ای از ماده تاریک را در طول 10 میلیون سال نوری در سرب پرتاب کنید و در پایان این مدت زمان فقط یک واکنش ببینید.»

حسگر LUX-ZEPLIN از چندین مخزن زنون مایع، هر کدام به ارتفاع و عرض 1.5 متر ساخته شده است. محققان باور دارند که ذرات ماده تاریک در حال حرکت در فضا بالاخره در برخورد با یکی از اتم‌های زنون برگشت پیدا کرده و به الکترون‌های آزاد برخورد می‌کنند. این مرکز در حدود 1500 متری زیر زمین قرار گرفته تا حداقل نویز زمینه را داشته باشد.

حسگر ماده تاریک LZ به مراتب قوی‌تر از نسل قبلی است

LZ فوق‌العاده حساس است تا بتواند این واکنش‌های نادر و کم‌انرژی را مشاهده کند. این دستگاه 30 بار بزرگ‌تر و 100 بار حساس‌تر از نسل قبلی خود یعنی Large Underground Xenon است. دانشمندان کاندیداهای زیادی را برای ماده تاریک در نظر گرفته‌اند و ذرات سنگین با برهم‌کنش ضعیف یا WIMP یکی از آن‌ها هستند. این کاندیدا جرم دارد اما تقریبا هیچ وقت با مواد معمولی تعامل برقرار نمی‌کند. بنابراین برای شناسایی آن به ساخت چنین دستگاه‌های ویژه‌ای نیاز داریم.

لیپینکات می‌گوید حسگر ماده تاریک LZ اساساً شبیه پیازی است که هر لایه آن مانع از نویزهایی می‌شود که ممکن است تعاملات WIMP را از دید ما مخفی کنند. این دستگاه در اولین آزمایش خود از میان مشاهدات پرشمارش به 335 مشاهده قابل اعتنا دست یافت، اما هیچ‌کدام WIMP نبودند. این ناکامی به معنای عدم امکان کشف ماده تاریک نیست و صرفا گستره‌ای از اجرام را از فرضیه‌های دانشمندان خارج می‌کند.

مزیت LZ دقیقا همین است. این دستگاه می‌تواند با نتایج خود به محققان نشان بدهد که باید کجا به دنبال ماده تاریک بگردند. LUX-ZEPLIN در سال‌های آینده حدود 20 برابر داده گردآوری خواهد کرد و شاید در میان یکی از همین آزمایش‌ها بالاخره بتواند ماده تاریک را ببیند.