SuperCDMS u SNOLAB-u uspešno je ohlađen do osnovne temperature (desetine mK), što je omogućilo aktiviranje 24 ultra-osetljiva detektora od silicijuma i germanijuma. Eksperiment, postavljen oko 6.800 stopa pod zemljom, koristi masivni štit od ultrčistog olova i HDPE za smanjenje pozadinskog zračenja. Tim je razvio napredne algoritme za izdvajanje retkih signala, a slede faze kalibracije i puštanja u rad pre pune kampanje prikupljanja podataka. SuperCDMS cilja detekciju niskomasa kandidata za tamnu materiju, uključujući WIMP-ove, axion-slične čestice i tamne fotone.
SuperCDMS Aktiviran: 24 Detektora Ohlađena Na Desetine Milikelvina U Potrazi Za Tamnom Materijom
SNOLAB has officially become one of the coolest places on Earth.Credit:SNOLAB
Istraživači su postigli važan tehnički uspeh: Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) sistem u SNOLAB-u je ohlađen do svoje osnovne temperature — svega hiljaditih delova stepena iznad apsolutne nule (-459,67 °F, približno -273,15 °C), odnosno u opsegu od desetina milikelvina (mK). To je omogućilo aktiviranje 24 ultra-osetljiva kriogena detektora napravljena od ultrčistih kristala silicijuma i germanijuma, svaki nešto veći od hokejaške pločice.
Zašto su toliko niske temperature važne?
Na ovim temperaturama termalni šum praktično prestaje, što omogućava detektorima da mere izuzetno male taloge energije koji bi mogli nastati pri retkim interakcijama hipotetičkih čestica tamne materije. U kombinaciji sa ekstremnom dubinom postrojenja — oko 6.800 stopa pod zemljom u rudniku nikla kod Sudburyja (SNOLAB) — to znatno smanjuje pozadinske signale od kosmičkih zraka i drugih izvora zračenja.
Zaštita od pozadinskog zračenja i analiza podataka
Detektori su smešteni u cilindrični niskopozadinski štit visok i širok oko 13 stopa (≈4 m) koji koristi ultrčisto olovo za blokiranje gama-zraka i visokogustinski polietilen (HDPE) za apsorpciju neutrona. Pored toga, tim je razvio napredne tehnike obrade podataka i rekonstrukcione algoritme za izdvajanje retkih signala iz pozadinskog šuma.
"Dostizanje osnovne temperature je značajna prekretnica u višegodišnjoj kampanji izgradnje postrojenja sa niskim nivoom pozadinskog zračenja koje može da primi naše osetljive kriogene detektore čvrstog stanja," izjavila je Priscilla Cushman, PhD, portparolka eksperimenta i profesorka na University of Minnesota Twin Cities.
Pod vođstvom Yana Liua, PhD, asistenta profesora na UMTC i lidera radne grupe za analizu podataka, tim je razvio nove algoritme za rekonstrukciju koji brzo izdvajaju vrlo retke događaje iz šuma. Pre početka pune faze prikupljanja podataka sledi faza puštanja u rad (commissioning), koja obuhvata detaljnu kalibraciju i optimizaciju svakog detektorskog kanala.
Mogućnosti otkrića
Osim traženja klasičnih WIMP-ova (Slabo Interagujuće Masivne Čestice), SuperCDMS je posebno osetljiv na niskomasa kandidate za tamnu materiju, kao što su axion-slične čestice, tamni fotoni (dark photons) i slabo jonizujuće čestice. Kako je istakla Miriam Diamond, PhD, saradnica iz University of Toronto: "Eksperiment pruža izvanrednu osetljivost na niskomasa kandidate za tamnu materiju."
Tim očekuje da će podaci početi da pristižu u narednim mesecima, a nova analiza može otvoriti put ne samo detekciji tamne materije već i potencijalno novim fenomenima u fizici čestica.
Pomozite nam da budemo bolji.
