天の川の暗黒物質のプロトタイプ検出器

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それは電磁放射を放出せず、誰もそれが何であるかを本当に知りませんが、それはヨーロッパの研究者のチームが科学者が暗黒物質の性質を検出して決定するために使用するデバイスの開発を止めることはありません1 /私たちの宇宙の質量の4。

サラゴサ大学(UNIZAR)とInstitut d'Astrophysique Spatiale(IAS、フランス)の研究者は、理論的研究に基づいて暗黒物質の性質について仮定し、その結果を検出するための「シンチレーションボロメーター」と呼ばれるデバイスを開発しました。暗黒物質と検出器内部の物質との相互作用のシミュレーション。

「今日の物理学における最大の課題の1つは、宇宙の問題の4分の1を占めているように見えても、直接観察できないダークマターの本質を発見することです。したがって、私たちが開発したものなどのプロトタイプを使用してそれを検出する必要があります」と、UNIZARの核物理学および天体粒子研究所の研究者であるエドゥアルドガルシアアバンセンは、SINCに語っています。

GarcíaAbancénsは、ROSEBUDプロジェクト(Bloometers UndergrounDを含むRare Objects SEarchの頭字語)であり、Institut d'Astrophysique Spatiale(CNRS-University of Paris-South、France)と大学の間の国際的な共同イニシアチブです。天の川の暗黒物質の狩猟に焦点を当てているサラゴサの。

科学者たちは過去10年間、ウエスカにあるCanfranc Underground Laboratoryでこのミッションに取り組んでおり、さまざまな極低温検出器(絶対零度に近い温度:273.15°Cで動作)を開発しました。最新のものは、46グラムのデバイスである「シンチレーティングボロメーター」で、この場合、ビスマス、発芽物、および酸素で構成される結晶「シンチレータ」(BGO:Bi4Ge3O12)を含み、暗黒物質検出器として機能します。

当然、あらゆる種類の暗黒物質検出器を構築するために、研究者たちは暗黒物質自体の性質についていくつかの仮定を行わなければなりませんでした。研究者によって開発された検出技術は、暗黒物質の主成分としてWIMP(弱く相互作用する大粒子)と呼ばれる粒子を指摘する多くの理論的研究に基づいています。

「この検出手法は、検出器と仮想WIMPの相互作用によって生成される光と熱の同時測定に基づいており、さまざまな理論モデルによると、暗黒物質の存在を説明しています」とGarcíaAbancénsは説明します。

研究者は、さまざまな粒子のシンチレーションの違いにより、この方法では、WIMPが生成する信号と、バックグラウンド放射のさまざまな要素(アルファ、ベータ、ガンマ粒子など)が生成する信号を区別できると説明しています。

発生するごくわずかな熱量を測定するために、検出器は絶対零度に近い温度に冷却する必要があり、鉛とポリエチレンのレンガで補強され、トバゾ山の下に収容されている宇宙線から保護された極低温施設が設置されています。カンフラン地下研究所で。

「新しいシンチレーションボロメーターは優れた性能を発揮し、暗黒物質を探す実験の検出器として、またこれらの実験でバックグラウンド放射を監視するガンマ分光計(このタイプの放射を測定するデバイス)としての可能性を証明しました」とガルシアは語ります。アバンセンズ。

シンチレーションボロメーターは現在フランスのオルセー大学センターにあり、チームはデバイスの光収集を最適化し、他のBGOクリスタルを使って試験を実施しています。

最近、Optical Materials誌に掲載されたこの研究は、ヨーロッパのEURECAプロジェクト(European Underground Rare Event Calorimeter Array)の一部です。このイニシアチブでは、16のヨーロッパの機関(サラゴサ大学とIASを含む)が参加しており、1トンの低温検出器を構築し、それを今後10年間使用して宇宙の暗黒物質を探すことを目指しています。

出典:FECYT(スペイン)

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