science

Czekając na ducha: poszukiwanie ciemnej materii 1 km pod australijskim miastem | Wiadomości z Australii

Ciemna materia przepływa teraz przez ciebie.

Te tajemnicze i niewidzialne rzeczy tworzą ponad 80% wszechświata, nieuchwytną sieć cząstek, które swobodnie przechodzą przez materię. Aby to monitorować, musisz pozbyć się wszelkich zakłóceń.

Aby badać rzeczy we wszechświecie, musisz zaciemnić wszechświat.

Tym właśnie zajmuje się Australijska Rada ds. Badań Naukowych Centrum Doskonałości Fizyki Ciemnych Cząstek Pracuje kilometr pod ziemią, w opuszczonej kopalni złota pod miastem Stawell w Okręgu Regionalnym Wiktorii.

Kopalnia złota Stawell, w której zespół australijskich naukowców poszukuje ciemnej materii. Zdjęcie: Centrum Doskonałości ARC Fizyki Ciemnych Cząstek

Tam jaskinia jest przekształcana w laboratorium dla łowców ciemnej materii i ma zostać ukończona do końca roku.

Astronom ze Swinburne University, Alan Duffy, dyrektor przestrzeń Instytut Techniki i Przemysłu opisuje ciemną materię jako „ducha”.

„Ciemna materia to otaczająca nas chmura… przelatuje przez nas, przez solidne ściany, po ziemi” – mówi, porównując ją do wiatru, który jest widoczny tylko przez jego efekty.

„Tworzą ogromne struktury rozciągające się we wszechświecie, kosmiczne sieci i galaktyki, które możemy zobaczyć i w których żyjemy, leżą wzdłuż włókien ciemnej materii, jak poranna rosa na pajęczej sieci na naszym podwórku.

„Gdy to czytasz, napotkasz kilkaset milionów cząstek na sekundę, z których prawdopodobnie kilka zderza się z twoimi atomami w ciągu dnia”.

Ogromna większość cząstek przechodzi przez ciebie, a kilka pechowych uchwyci przebłysk jednego z twoich atomów.

Dlatego musisz wyciszyć radio, aby je odkryć.

Starszy badacz Centrum, Philip Urquijo, mówi, że chociaż ponad 80% masy Wszechświata składa się z ciemnej materii, można ją zobaczyć jedynie poprzez interakcje z inną materią – jej wpływ grawitacyjny.

Obserwacja oznacza blokowanie interferencji ze strony innych cząstek. Promieniowanie słoneczne, radioaktywny rozpad zwykłej materii i radioaktywne cząstki, które uderzyły w metale od czasu pierwszej bomby atomowej (o tym później), wszystko psuje obraz.

Wewnątrz laboratorium w poszukiwaniu łowców ciemnej materii
Laboratorium łowców ciemnej materii ma zostać ukończone w nowym roku. Zdjęcie: Centrum Doskonałości ARC Fizyki Ciemnych Cząstek

W laboratorium znajduje się 1000 metrów skał między badaczami a powierzchnią, skały blokujące promienie kosmiczne. Ale czekaj, jest więcej.

„Umieściliśmy eksperyment głęboko pod ziemią, tak głęboko, jak tylko mogliśmy w Australii, w jednej z pierwszych czynnych kopalni złota” – mówi Urquijo. „Możemy blokować promienie kosmiczne Słońca, ale skały i każdy materiał, którego używamy do budowy eksperymentu, może zawierać naturalnie występującą radioaktywność”.

Jaskinia jest pokryta siatką i posypana jakimś rodzajem betonu. Potem jest poszukiwanie czystego metalu.

Pozostałe drobiny radioaktywnego pyłu z bomb atomowych zainfekowały metale od czasów II wojny światowej, co oznacza, że ​​wiele osób próbujących odkryć ciemną materię jest zmuszonych pozyskać metale przed wybuchem bomby. Na przykład ze starożytnych wraków statków.

“Kiedy produkujesz stal, masz mieszankę nowej stali z rudy żelaza i żelaza z recyklingu. Stal produkowana podczas i po II wojnie światowej … dużo stali kończyło się składnikiem radioaktywnym, który był pozostałością po testach broni ” Mówi Urquijo. Ratowanie starożytnych rzymskich statków i statków oraz długo zatopionych łodzi podwodnych, które siedziały na dnie oceanu, gdzie promienie kosmiczne nie przenikały.

To właśnie musiało zrobić wielu poszukiwaczy ciemnej materii — ale Urquijo mówi, że udało im się uzyskać czystszą wersję stali, a Duffy mówi, że zastosowali pewne środki ostrożności.

Duffy, który jest również głównym badaczem projektu, mówi, że w przeciwieństwie do innych projektów, które uratowały ołowiane wlewki z zatopionych 2000-letnich rzymskich galer, ustanowili „system weta”.

Zespół stworzył najczystsze możliwe kryształy, kryształy jodku sodu o niższym poziomie wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia niż jakikolwiek inny rodzaj zanieczyszczenia, jaki kiedykolwiek wytworzono.

Te czyste kryształy, które świecą, gdy cząsteczka się z nimi zderza, są trzymane w miedzianych rurkach, wewnątrz stalowego naczynia, otoczone specjalnym płynem, który również świeci, gdy uderza w cząstkę (tzw. migająca ciecz).

„Teraz szukamy dwóch miejsc na ten błysk światła”, mówi.

„Jeśli kryształ się świeci, patrzymy na otaczającą go ciecz, a jeśli ciecz również błysnęła, wiemy, że nie może to być ciemna materia, ponieważ prawdopodobieństwo, że ciemna materia dwukrotnie uderzy w atomy, jest bardzo małe”.

Wewnątrz laboratorium w poszukiwaniu łowców ciemnej materii
Projekt Stawell jest częścią Sodium Iodide z aktywnym eksperymentem odrzucania w tle. Zdjęcie: Centrum Doskonałości ARC Fizyki Ciemnych Cząstek

Pomyśl o tych milionach cząstek przepływających przez ciebie w tej chwili io tym, jak rzadko pojedynczy atom wydaje dźwięk. Jest prawdopodobne, że z wodą zderzy się inna cząsteczka, niż ten czysty, zwarty kryształ. Dwa błyski. Mimo to jest mało prawdopodobne, aby cząstki ciemnej materii zderzyły się z czymkolwiek, więc jest tylko jeden błysk.

Astronomowie od dawna snują teorie na temat ciemnej materii.

Od dziesięcioleci łowcy ciemnej materii przyglądali się zachowaniu galaktyk, załamywaniu się światła i wykorzystywali teleskopy kosmiczne do śledzenia dowodów ich istnienia. Wraz ze wzrostem liczby dowodów rośnie świadomość, że ciemna materia jest wszędzie wokół nas, więc można ją badać na Ziemi.

Projekt Stawell jest częścią eksperymentu Sodium Iodide with Active Background Rejection Experiment (Sabre), który ma na celu bezpośrednie wykrycie cząstek ciemnej materii, zamiast obserwować je pośrednio poprzez ich efekty. Jest partnerem półkuli południowej A Podobna grupa we Włoszech.

Kiedy dowiemy się więcej o ciemnej materii, mówi Duffy, pojawią się efekty uboczne i konsekwencje technologiczne – w taki sam sposób, w jaki nauka rozszczepiania atomu dała nam medycynę nuklearną (i niechcianą broń, która skaziła wszystko na planecie).

Ciemna materia odgrywa również znaczącą rolę w zapewnieniu, że galaktyki – a zatem i my – kiedykolwiek zaistnieją. Musi istnieć coś, co zapewnia przyciąganie grawitacyjne, które pozwala na formowanie się galaktyk i wciąż powstrzymuje je przed odlatywaniem.

Szybka porada

Jak otrzymywać najnowsze wiadomości od Guardian Australia

pokazać

Zdjęcie: Tim Robberts/Stone RF

Dziękujemy za twoją opinię.

„Można stworzyć wszechświat w superkomputerze – to właśnie robię” – mówi. „Gdybyś nie umieścił tam ciemnej materii, nie byłoby wystarczającego przyciągania grawitacyjnego, aby uformować galaktyki. Nasze istnienie zawdzięczamy ciemnej materii”.

„Chcemy odpowiedzieć na ważne pytanie dotyczące naszego wszechświata, które zostało stworzone we wczesnych momentach naszego wszechświata i jest ważne dla naszego zrozumienia fundamentalnej fizyki”.

Więc łowcy ciemnej materii nadal polują, używając Kosmiczny teleskop Hubble, Ten Wielki Zderzacz HadronówI młyn kilometr poniżej wiktoriańskiej wsi w starej kopalni złota.

Oczekuje się, że zacznie działać w nowym roku. Wtedy Duffy mówi: „Czekamy na ducha”.

READ  Ashford Common Space: Marmite Ring Road jest nadal kochana i nienawidzona przez mieszkańców

About the author

Rosemary Robinson

„Nieuleczalny entuzjasta muzyki. Piwo. Totalny odkrywca. Wichrzyciel. Oddany fanatyk sieci”.

Add Comment

Click here to post a comment