Süper Akışkanlı Dedektörler

Sıradaki içerik:

Süper Akışkanlı Dedektörler

Süper Akışkanlı Dedektörler

avatar

nasilbe

  • e 0

    Mutlu

  • e 0

    Eğlenmiş

  • e 0

    Şaşırmış

  • e 0

    Kızgın

  • e 0

    Üzgün

Süper akışkanlı helyum dedektörü karanlık madde bulmamıza yardımcı olabilir mi?

Her ne kadar gördüğümüz ve etrafımıza dokunan her şeyi oluştursa da, sıradan madde yalnızca evrenin kütlesinin yaklaşık yüzde 15’ini oluşturur. Diğer yüzde 85’lik karanlık madde, sıradan maddeyle etkileşime girmeyen ve bunu doğrudan algılamak için elimizden geleni yaptığımız uzak teorik bir madde olduğuna inanılıyor. Şimdi, Brown Üniversitesi’nden fizikçiler, süperakışkan bir helyumu kullanan, karanlık madde bulmanın yeni bir yolunu deniyorlar.

Karanlık madde elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmez, yani absorbe etmez, yansıtmaz veya ışığı yaymaz. duyuyor, koklayabiliyor veya karanlık maddeyi algılayamazsak, doğaldır: orada olduğunu nereden bileceğiz? Varlığı yerçekimsel etkileri ile hissedilir ve eklediği fazladan kütle, yıldızların ve galaksilerin hareketleri, yerçekimi lensingi ve evrenin nasıl geliştiğine dair bazı delikler oluşturmasına yardımcı olur.

Karanlık madde doğrudan tespit edilemediğinden bunun yerine dolaylı olarak öğrenmek için deneyler yapılmaktadır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki parçacık çarpışmalarda üretilebilir . Oluşturulan herhangi bir karanlık madde, enerji ve momentumun yerini alacak ve bilim adamlarının bu kayıp enerjiyi ve momentumu haritalaması yoluyla kimliği belirleyebileceklerdi . Nevada Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yörüngede ve yerde yörüngedeki atom saatleri arasındaki senkronizasyonu takip ederek Dünya üzerinde süpürülen karanlık dalgaları izlemeye çalışıyorlar .

En zorlu testlerden biri olan Large Underground Xenon (LUX) deneyi, geçen yıl sona erdi. LUX, doğal radyasyona maruz kalmayı azaltmak için 1 kilometre (1.6 km) yer altında kurulu bir ksenon gazı küveti içeriyordu. Fikir, nadiren de olsa, karanlık bir madde parçacıklarının ksenon parçacıklarından birine çarpması durumunda, çarpışmadan gelen küçük dalgalanmalar saptanabilir olmalı. Maalesef, böyle bir olay olmadı.

Karanlık maddenin bulunmaması, testin son olduğu anlamına gelmez; bunun yerine, karanlık maddenin sahip olabileceği kitleleri daraltmaya yardımcı olur. Karanlık madde “parçacıkları”, bir cüce gezegen kadar büyük bir kitleye sahip olabilse de LUX, kitleleri bir protonunkinden beş kat daha fazla arıyordu.

Detektörünün nasıl çalıştığını gösteren bir diyagram: karanlık bir madde parçacığı helyum atomuna çarptığında, süper akışkan yoluyla dalgalar oluşturur ve helyum atomlarını yukarıdaki vakuma atar ve ardından sinyali yükseltmek için bir dizi iğne ile iyonize edilir

Yapmak istediğimiz, hassasiyeti kütle olarak üç veya dört derece arttırmak ve daha koyu renkli madde parçacıklarının çok daha hafif olmasını araştırmaktır.”
Bunu yapmak için, yeni sistem ksenon yerine bir süper akışkan helyum deposu kullanıyordu. Düşünme, tanktaki atomların çekirdeği, gelen karanlık madde parçacıklarından daha büyükse, karanlık madde, dedektör parçacıklarına zarar vermeden sıçrayacaktır. Xenon çekirdeği yaklaşık 100 proton kütlesi olduğundan, gelen bir parçacığın hafif olabileceğini ve hala keşfedilebileceğini sınırlar. Bununla birlikte, Helyum, sadece dört proton kütlesi içeren nükleer bir kütleye sahiptir ve duyarlılığını daha hafif parçacıklara yaymaktadır.

Aslında Brown araştırmacıları, tasarımlarının önceki deneylerin elde edebileceğinden 1,000 ila 10,000 kat daha hafif parçacıkları bulabileceğini söylüyor. Helyumun kullanılması da geliştirmenin yalnızca bir parçasıdır: alet akıllıca sadece bir atomdan gelen bir sinyali yükseltmek için tasarlanmıştır.

Karanlık bir madde parçacığı helyum atomuna çarparsa, fononlar ve rotonlar olarak adlandırılan ses dalgası benzeri uyarıları yaratır. Bunlar, yüzeye ulaşıncaya kadar süper akışkanla engellenmeden hareket ederler ve helyum atomlarını sıvının üzerindeki vakum içine salarlar.
Bir dizi küçük, pozitif yüklü metal iğne beklemektedir ve helyum bunlardan birine yaklaştığında, bu atomu pozitif yüklü bir helyum iyonu haline getirir. Zekice kısım, her ikisi de şimdi pozitif yüklü olduğu için, iyon bir kalorimetreden kolayca algılanabilmek için yeterli enerjiyle kapanarak uzaklaştırılır.

Araştırmanın ortak yazarı Humphrey Maris, “Bu iğnelere 10.000 volt koyarsak, o iyon giderek 10.000 voltla uçar” diyor. Sistem hala bu aşamada yalnızca bir öneri ve araştırmacılar, çalıştırılmadan önce, süper akışkan helyumun dinamikleri ve bunların iğne iyonlaşma fikrinin nasıl işleyebileceğini denemeleri gerektiğini söylüyorlar.

  • Site İçi Yorumlar

Aşağıdaki Boş Yeri Doldurun *Captcha loading...

En az 10 karakter gerekli

Gönderdiğiniz yorum moderasyon ekibi tarafından incelendikten sonra yayınlanacaktır.