استرالیا معدن طلا را به آزمایشگاه فیزیک برای مطالعه ماده تاریک تبدیل می کند

19 اوت 2022 – آمیا پالجا -آزمایشگاهی به عمق نیم مایل با 100 تن فولاد محافظت شده است.

در بیانیه مطبوعاتی سازمان علوم و فناوری هسته ای استرالیا (ANSTO)، یک معدن طلا که بیش از نیم مایل (یک کیلومتر) زیر زمین در ویکتوریا، استرالیا واقع شده است، به آزمایشگاه فیزیک زیرزمینی استاول برای مطالعه ماده تاریک تبدیل شده است.

دانشمندان بر این باورند که ماده تاریک، ماده نامرئی که تا حد زیادی برای بشر ناشناخته است، 85 درصد از جرم جهان ما را تشکیل می دهد. برای دانستن بیشتر در مورد آن، دانشمندان در حال ساخت آشکارسازهای ماده تاریک بوده اند و یکی از “حساس ترین” آشکارسازها نتایج قابل توجهی در ماه گذشته ارائه کرد.

مانند همه چیزها در علم، شخص فقط با یک رکورد داده متوقف نمی شود.  علم باید قابل تکرار و همچنین تأیید باشد – برای انجام این کار، آشکارسازهای دیگری نیز باید ساخته شوند. یکی از این آشکارسازها آشکارساز ماده تاریک SABER است که در آزمایشگاه زیرزمینی به تازگی افتتاح شده قرار دارد.

SABER مخفف سدیم یدید با پس زمینه فعال است. این آشکارساز از یک ظرف با ابعاد 8.5 فوت در 10.1 فوت (2.6 متر در 3.1 متر) تشکیل شده است و از فولاد خالص و عاری از رادیواکتیویته ساخته شده است. در داخل آن 13.22 تن (12 تن) یک سوسوزن مایع وجود دارد – ماده ای که می تواند تشعشعات پرانرژی را به نور مرئی تبدیل کند. سوسوزن بر اساس یک حلال آلی به نام آلکیل بنزن خطی (LAB) ساخته شده و با مواد شیمیایی فلورسنت مخلوط شده است.

در داخل سوسوزن مایع، کریستال‌های یدید سدیم فوق‌العاده خالص قرار دارند که در تشخیص فعل و انفعالات ماده تاریک نقش دارند. برای امکان‌پذیر ساختن این تشخیص، لوله‌های ضرب‌کننده نوری (PMT) – ابزارهایی که می‌توانند حتی یک فوتون نور را تشخیص دهند، به کریستال‌های یدید سدیم و همچنین مایع سوسوزن جفت شده‌اند.

محققان می دانند که برهمکنش های ماده تاریک با ماده عادی نادر است. بنابراین، هر تشخیص نوری که هم در کریستال ها و هم در مایع سوسوزن رخ دهد، رد می شود. در بیانیه مطبوعاتی آمده است، علاوه بر این، مایع سوسوزن به عنوان یک وتوی فعال عمل می کند زیرا تابش پس زمینه را از بین می برد. این یک پیشرفت بزرگ نسبت به آزمایشگاه قبلی DAMA/LIBRA SABRE در ایتالیا است که وظیفه تشخیص ماده تاریک را نیز بر عهده دارد.

علاوه بر ویژگی‌های آشکارساز، محققان لایه‌های حفاظتی متعددی برای جلوگیری از رسیدن تشعشعات سایر منابع به آشکارساز اضافه کرده‌اند. یکی از آنها محل زیرزمینی آزمایشگاه است.

این آشکارساز که در مکانی قرار گرفته است که زمانی معدن طلا بوده است، نمی تواند توسط تشعشعات کیهانی مختل شود. علاوه بر این، این مجموعه در یک سالن تحقیقاتی قرار دارد که 108 فوت (33 متر) طول، 32 فوت (10 متر) عرض و 40 فوت (12.3 متر) ارتفاع دارد. در بیانیه مطبوعاتی آمده است که در حین ساخت این آزمایشگاه حدود 4700 متر مکعب سنگ از محل حفاری شده است.خود آشکارساز به شدت با حدود 110 تن (100 تن) محافظ فولادی و پلیمری محافظت می شود.

ریچارد گرت، مشاور ارشد ANSTO در مطبوعات گفت: “برای مدت طولانی، درک ما از ماده تاریک در تاریکی بوده است. حذف تشعشعات پس زمینه به محققان ارشد این اطمینان را می دهد که هر ذره ای که آنها شناسایی می کنند چیز دیگری نیستند.”.

جدا از درک ماده تاریک، ANSTO قصد دارد از این مرکز برای اندازه گیری حساس نمونه های محیطی و همچنین برای بررسی توسعه سیستم های بیولوژیکی در غیاب تشعشعات پس زمینه استفاده کند.

ما تازه شروع به کشف چیستی ماده تاریک کرده‌ایم، و دانستن بیشتر در مورد رفتار آن ممکن است حتی با بهترین نظریه‌های ما درباره جهان در تضاد باشد.