15 октября, 2021

hleb

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

В ожидании призрака: поиски темной материи в 1 км под австралийским городом | Новости Австралии

Сейчас через вас течет темная материя.

Эти загадочные и невидимые объекты составляют более 80% Вселенной, неуловимую сеть частиц, которые свободно проходят через материю. Чтобы следить за этим, нужно избавиться от всех помех.

Чтобы изучать вещи вселенной, вы должны затемнить вселенную.

Это то, что делает Австралийский исследовательский совет. Центр передового опыта в области физики частиц темной материи Он действительно работает в километре под землей, в заброшенном золотом руднике под городом Ставелл в региональном округе Виктория.

Золотой рудник Ставелл, где группа австралийских ученых ищет темную материю. Фото: Центр передового опыта в области физики темных частиц ARC

Там пещеру превращают в лабораторию для охотников за темной материей, строительство которой планируется завершить к концу года.

Астроном из Университета Суинберна Алан Даффи, директор Института космической промышленности и технологий, описывает темную материю как «призрак».

«Темная материя – это облако, которое нас окружает… оно летит сквозь нас, сквозь твердые стены, по земле», – говорит он, сравнивая ее с ветром, который можно увидеть только через его эффекты.

«Они образуют огромные структуры, простирающиеся через вселенную, космические сети и галактики, которые мы можем видеть и в которых живем, лежащие вдоль нитей темной материи, как утренняя роса на паутине на нашем заднем дворе.

«Читая это, вы столкнетесь с несколькими сотнями миллионов частиц в секунду, возможно, пара из которых столкнется с вашими атомами в течение дня».

Подавляющее большинство частиц проходит через вас, а некоторые невезучие могут мельком увидеть один из ваших атомов.

Вот почему вам нужно выключить радио, чтобы обнаружить их.

Старший научный сотрудник центра Филип Уркихо говорит, что, хотя более 80% массы Вселенной состоит из темной материи, ее можно увидеть только через ее взаимодействие с другой материей – ее гравитационное влияние.

Наблюдать это означает блокировать помехи от других частиц. Солнечное излучение, радиоактивный распад обычного вещества и радиоактивные частицы, которые попали в металлы после первой атомной бомбы (подробнее об этом позже), все портят картину.

Внутри лаборатории для поиска охотников за темной материей
Лаборатория охотников за темной материей должна быть завершена в новом году. Фото: Центр передового опыта в области физики темных частиц ARC

В лаборатории расстояние между исследователями и поверхностью составляет 1000 метров скальных плит, которые блокируют космические лучи. Но подождите, это еще не все.

«Мы поместили эксперимент глубоко в землю, как можно глубже в Австралии, на одном из первых действующих золотых приисков», – говорит Уркихо. «Мы можем блокировать солнечные космические лучи, но камни и любой материал, который мы используем при проведении эксперимента, могут содержать естественную радиоактивность».

Пещера залита сеткой и присыпана каким-то бетоном. Затем идет поиск чистого металла.

Оставшиеся россыпи радиоактивной пыли от атомных бомб заразили металлы со времен Второй мировой войны, а это означает, что многие люди, пытающиеся обнаружить темную материю, вынуждены получать металлы до того, как бомбы взорвутся. Например, от древних кораблекрушений.

«Когда вы производите сталь, у вас есть смесь новой стали из железной руды и переработанного железа. Сталь, произведенная во время и после Второй мировой войны … большая часть стали оказалась с радиоактивным компонентом, оставшимся после испытаний оружия», Уркихо говорит. Спасение древнеримских кораблей и кораблей, а также давно затонувших подводных лодок, которые находились на дне океана, куда не проникали космические лучи ».

Это то, что приходилось делать многим искателям темной материи – но Уркиджо говорит, что им удалось получить более чистую версию стали, а Даффи говорит, что они приняли некоторые меры предосторожности.

Даффи, который также является ведущим исследователем проекта, говорит, что в отличие от других проектов, которые спасали свинцовые слитки с затонувших римских галер возрастом 2000 лет, они создали «систему вето».

Команда создала максимально чистые кристаллы, кристаллы йодида натрия с более низким уровнем загрязнения любого типа, чем любой тип загрязнения, который производился ранее.

Эти чистые кристаллы, которые светятся при столкновении с частицей, хранятся в медных трубках внутри стального сосуда, окруженного специальной жидкостью, которая также светится при столкновении с частицей (так называемая мигающая жидкость).

«Сейчас мы ищем два места для этой вспышки света», – говорит он.

«Если кристалл светится, мы смотрим на жидкость вокруг него, и если жидкость также вспыхивала, мы знаем, что это не может быть темная материя, потому что вероятность того, что темная материя дважды ударит по атомам, очень мала».

Внутри лаборатории для поиска охотников за темной материей
Проект Stawell является частью Sodium Iodide с активным экспериментом по отторжению на заднем плане. Фото: Центр передового опыта в области физики темных частиц ARC

Подумайте об этих миллионах частиц, текущих через вас прямо сейчас, и о том, как редко один атом издает звук. Вполне вероятно, что с водой столкнется другая частица, чем чистый компактный кристалл. Две вспышки. Несмотря на это, частицы темной материи вряд ли с чем-либо столкнутся, так что вспышка будет только одна.

Астрономы давно строят теории о темной материи.

На протяжении десятилетий внешние охотники за темной материей изучали поведение галактик, то, как изгибается свет, и использовали космические телескопы, чтобы отслеживать доказательства их существования. По мере того, как эти свидетельства росли, росло и осознание того, что темная материя окружает нас повсюду, поэтому ее можно изучать на Земле.

Проект Stawell является частью эксперимента по иодиду натрия с активным подавлением фона (Sabre), который пытается напрямую обнаруживать частицы темной материи, а не наблюдать их косвенно через их эффекты. Это партнер южного полушария Аналогичная группа в Италии.

По словам Даффи, как только мы узнаем больше о темной материи, появятся побочные эффекты и технологические разветвления – точно так же, как изучение того, как расщеплять атом, дало нам ядерную медицину (и нежелательное оружие, которое загрязнило все на планете).

Темная материя также играет важную роль в обеспечении существования галактик – и, следовательно, нас – когда-либо. Должно быть что-то, обеспечивающее гравитационное притяжение, которое позволяло галактикам образовываться, и которое все еще удерживало их от улетания.

Краткое пособие

Как получать последние новости от Guardian Australia

Показать

Фото: Тим Роббертс / Stone RF

Спасибо за ваш отзыв.

«Вы можете создать вселенную в суперкомпьютере – это то, что я делаю», – говорит он. «Если бы вы не поместили туда темную материю, не было бы достаточного гравитационного притяжения для образования галактик. Самим своим существованием мы обязаны темной материи».

«Это большой вопрос о нашей Вселенной, на который мы хотим получить ответ, он был создан на ранних этапах существования нашей Вселенной, и это важно для нашего понимания фундаментальной физики».

Так что охотники за темной материей продолжают охоту, используя Космический телескоп Хаббла, The Большой адронный коллайдерИ мельница в километре под викторианской сельской местностью в старом золотом руднике.

Ожидается, что он будет сдан в эксплуатацию в новом году. Затем Даффи говорит: «Мы ждем призрака».

READ  SpaceX запускает первую полностью пилотируемую гражданскую ракету на орбиту после возвращения китайских астронавтов