Nu emite radiații electromagnetice și nimeni nu știe cu adevărat ce este, dar asta nu a împiedicat o echipă de cercetători europeni să dezvolte un dispozitiv pe care oamenii de știință îl vor folosi pentru a detecta și determina natura materiei întunecate care compune 1 / 4 din masa universului nostru.
Cercetătorii de la Universitatea din Zaragoza (UNIZAR) și Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS, în Franța), au făcut presupuneri despre natura materiei întunecate pe baza unor studii teoretice și au dezvoltat un dispozitiv numit „bolometru scintilator” pentru a detecta rezultatul. de interacțiune a materiei întunecate cu materialul din interiorul detectorului.
„Una dintre cele mai mari provocări ale fizicii astăzi este descoperirea adevăratei naturi a materiei întunecate, care nu poate fi observată direct - chiar dacă pare să constituie un sfert din materia Universului. Așadar, trebuie să încercăm să-l detectăm folosind prototipuri precum cel pe care l-am dezvoltat ”, spune SINC Eduardo García Abancéns, un cercetător al Laboratorului de Fizică Nucleară și Astroparticule UNIZAR.
García Abancéns este unul dintre oamenii de știință care lucrează la proiectul ROSEBUD (un acronim pentru Rare Objects SEarch cu Bolometers UndergrounD), o inițiativă de colaborare internațională între Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS-Universitatea din Paris-Sud, în Franța) și Universitatea din Zaragoza, care se concentrează pe vânătoarea de materii întunecate în Calea Lactee.
Oamenii de știință au lucrat în ultimul deceniu la această misiune la Laboratorul de metrou Canfranc, din Huesca, unde au dezvoltat diverse detectoare criogenice (care funcționează la temperaturi aproape de zero absolute: 273,15 ° C). Ultimul este un „bolometru scintilator”, un dispozitiv de 46 de grame care, în acest caz, conține un „scintilator” de cristal, format din bismut, germinat și oxigen (BGO: Bi4Ge3O12), care acționează ca un detector de materii întunecate.
Desigur, pentru a construi orice tip de detector de materie întunecată, cercetătorii au fost nevoiți să facă niște presupuneri despre natura materiei întunecate în sine. Tehnica de detecție dezvoltată de cercetători se bazează pe o serie de studii teoretice care indică particule numite WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) ca principal constituent al materiei întunecate.
„Această tehnică de detectare se bazează pe măsurarea simultană a luminii și a căldurii produse prin interacțiunea dintre detector și WIMP-urile ipotetice care, conform diferitelor modele teoretice, explică existența materiei întunecate”, explică García Abancéns.
Cercetătorul explică că diferența de scintilație a diferitelor particule permite acestei metode să diferențieze semnalele pe care WIMP-urile le-ar produce și altele produse de diferite elemente ale radiațiilor de fond (cum ar fi particule alfa, beta sau gamma).
Pentru a măsura cantitatea minusculă de căldură produsă, detectorul trebuie răcit la temperaturi apropiate de zero absolut și a fost instalată o instalație criogenă, întărită cu cărămizi de plumb și polietilenă și protejată de radiațiile cosmice, situată sub muntele Tobazo. la laboratorul subteran Canfranc.
„Noul bolometru scintilator a performat excelent, dovedind viabilitatea sa ca detector în experimente pentru a căuta materie întunecată, precum și ca spectrometru gamma (un dispozitiv care măsoară acest tip de radiații) pentru a monitoriza radiațiile de fond în aceste experimente”, spune García Abancéns.
Bolometrul scintilator se află în prezent la Centrul universitar Orsay din Franța, unde echipa lucrează pentru a optimiza colectarea de lumină a dispozitivului și efectuarea de încercări cu alte cristale BGO.
Acest studiu, publicat recent în revista Optical Materials, face parte din proiectul european EURECA (European Underground Rare Event Calorimeter Array). Această inițiativă, la care participă 16 instituții europene (inclusiv Universitatea din Zaragoza și IAS), își propune să construiască un detector criogenic de o tonă și să-l folosească în următorul deceniu pentru a căuta materia întunecată a Universului.
Sursa: FECYT (Spania)
