agosto 10, 2022

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Detector de matéria escura ultra-sensível acaba de ser lançado

Detector de matéria escura ultra-sensível acaba de ser lançado

O detector central LZ na sala limpa do Sanford Underground Research Facility.

O detector central LZ na sala limpa do Sanford Underground Research Facility.
foto: Matthew Capost, Instalação de Pesquisa Subterrânea de Sanford

A equipe de experimentos LUX-ZEPLIN (LZ) anunciou hoje os resultados de seu primeiro teste científico; O experimento é o detector de matéria escura mais sensível do mundo e, embora não tenha encontrado nenhuma matéria escura nesta primeira execução, a equipe confirmou que o experimento funcionou conforme o esperado.

O detector do experimento LZ consistia em tanques aninhados de xenônio líquido, cada um com 1,5 m de altura e 1,5 m de largura, enterrados sob o sul Dakota. A ideia é que uma partícula de matéria escura passando pelo espaço acabará por ricochetear em um dos átomos de xenônio, fazendo com que os elétrons caiam em um flash que foi registrado pelo experimento. O tanque foi enterrado cerca de uma milha no subsolo para reduzir a quantidade de ruído de fundo. O anúncio de hoje ocorre após 60 dias de coleta de dados que ocorreu de 25 de dezembro a 12 de maio.

“Estamos procurando por saltos de energia muito, muito baixos pelos padrões da física de partículas. É um processo muito, muito raro, se é que é visível”, disse Hugh Lippincott, físico da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara. um membro da equipe LZ, em uma conferência de imprensa hoje. de matéria escura dentro de 10 milhões de anos-luz de chumbo e esperamos apenas uma interação no final desse ano-luz.”

Matéria escura é o termo geral para coisas desconhecidas que parecem constituir cerca de 27% do universo. Raramente interage com a matéria comum, daí sua “escuridão” para nós. Mas sabemos que existe porque, embora não seja detectado diretamente, tem efeitos gravitacionais que podem ser vistos em escalas cósmicas. (NASA decompõe bem entendido por aqui.)

Existem muitos candidatos para a matéria escura. Um deles é o WIMP, ou partícula massiva de interação fraca. Ao contrário de outros Hipóteses de matéria escura, como eixos ou fótons escuros, que são tão pequenos e dispersos que podem agir como ondas, os WIMPs teriam massa, mas raramente interagem com a matéria comum. Então, para descobri-lo, você precisa de um dispositivo que praticamente silencie todas as outras físicas que estão acontecendo.

LZ é muito sensível, o que o torna bom para detectar tais interações transitórias e infrequentes. O experimento é 30 vezes maior e 100 vezes mais sensível que seu antecessor, o grande experimento subterrâneo de Xenon, de acordo com o Sanford Underground Research Facility. Liberar. Lippincott disse que o LZ é uma “cebola eficaz”, com cada camada do experimento isolada contra ruídos que podem mascarar uma potencial interação com o WIMP.

Detector externo LZ, que protege contra sinais indesejados.

Detector externo LZ, que protege contra sinais indesejados.
foto: Matthew Capost, Instalação de Pesquisa Subterrânea de Sanford

“A colaboração funcionou bem em conjunto para calibrar e entender a resposta do detector”, disse Aaron Manalisay, físico do Berkeley Lab e membro da equipe LZ, no Berkeley Lab. Comunicado de imprensa. “Dado que estamos executando há alguns meses e durante as restrições do COVID, é realmente impressionante que tivemos resultados tão significativos”.

Das muitas descobertas feitas pelo experimento LZ de 60 dias, 335 pareciam promissoras, mas nenhuma delas acabou sendo WIMPs. Isso não quer dizer que o WIMP não exista, mas elimina grande parte da controvérsia. (Esta é a essência do que os detectores de matéria escura fazem: pouco a pouco, eles descartam a massa das partículas não posso está sendo.) Vários físicos disseram recentemente ao Gizmodo Eles acham que a próxima grande descoberta na física de partículas virá de um detector de matéria escura como o LZ.

Esta corrida científica começou o que se espera ser uma linha do tempo de 1.000 dias. A rodada final também não foi cegada, então a Equipe LZ pode monitorar como a tecnologia se comporta. Como estava funcionando como esperado, a próxima corrida científica teria seus resultados “salgados” ou apimentados com sinais espúrios, por alívio de preconceito.

Vinte vezes mais dados serão coletados nos próximos anos, então talvez os Wimpy WIMPs finalmente tenham que enfrentar a música de sua existência. Então, novamente, eles provavelmente não estavam lá. Não saberemos até olharmos.

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