Vědci dosáhli milníku v hledání temné hmoty: Experiment SuperCDMS je chladnější než vesmír

Vědci z University of Minnesota College of Science and Engineering dosáhli významného milníku v experimentu Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS).

Vědci z University of Minnesota College of Science and Engineering dosáhli významného milníku v experimentu Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS). Tento projekt, umístěný hluboko pod zemí v kanadské laboratoři Sudbury Neutrino Observatory Laboratory (SNOLAB), která je nejhlubší podzemní laboratoří na světě, je navržen k detekci neviditelné hmoty vesmíru, známé jako temná hmota.

Tým SuperCDMS nedávno oznámil, že se mu úspěšně podařilo zchladit experiment na jeho provozní teplotu, která je stokrát nižší než teplota vesmíru. Konkrétně se jedná o teplotu pouhou tisícinu stupně nad absolutní nulou (-273,15 °C), při které ustává atomový a molekulární pohyb. Dosažení této extrémně nízké teploty je zásadní, neboť umožňuje detektorům skenovat zcela novou oblast parametrů, kde se mohou skrývat nejlehčí částice temné hmoty.

Temná hmota byla formálně hypotetizována v 70. letech minulého století slavnou astronomkou Verou Rubin a teoreticky tvoří 85 % hmotnosti známého vesmíru. Navzdory šedesáti letům neustálého výzkumu se vědcům dosud nepodařilo najít konkrétní důkazy o této hmotě ani určit její složení. Nejrozšířenější teorie, model studené temné hmoty (CDM), předpokládá, že je složena z velkých částic, které interagují s „normální hmotou“ pouze prostřednictvím gravitace.

Samotný experiment se skládá ze čtyřmetrového válcového pouzdra o průměru čtyř metrů, vyrobeného z vrstev ultračistého olova. Toto stínění chrání vnitřní detektory před radiací, včetně neutronů a gama záření produkovaného vysokoenergetickými kosmickými paprsky procházejícími atmosférou Země. Kromě návrhu a sestavení tohoto stínění vyvinuli výzkumníci z University of Minnesota také algoritmy strojového učení a analytické techniky, které budou použity k rychlému extrahování signálů temné hmoty z dat, jakmile se experiment za několik měsíců plně zprovozní.

S dosažením základní teploty se nyní spolupráce přesune do několikaměsíčního procesu zprovoznění detektorů, během něhož budou jednotlivé kanály zapínány, kalibrovány a optimalizovány. Kromě hledání temné hmoty umožní SuperCDMS vědcům studovat vzácné izotopy, zkoumat energetické depozice až na úroveň elektronvoltů a potenciálně objevit nové typy interakcí částic, což posouvá hranice našeho chápání vesmíru.