มันไม่ปล่อยรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่มีใครรู้ว่ามันคืออะไร แต่นั่นไม่ได้หยุดทีมนักวิจัยชาวยุโรปจากการพัฒนาอุปกรณ์ที่นักวิทยาศาสตร์จะใช้ในการตรวจจับและกำหนดลักษณะของสสารมืดที่ประกอบด้วย 1 / 4 จากมวลของจักรวาลของเรา
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซาราโกซา (UNIZAR) และ Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS ในฝรั่งเศส) ได้ทำการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืดจากการศึกษาเชิงทฤษฎีและอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นเรียกว่า ของปฏิสัมพันธ์ของสสารมืดกับวัสดุที่อยู่ภายในเครื่องตรวจจับ
“ หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวิชาฟิสิกส์ในปัจจุบันคือการค้นพบธรรมชาติที่แท้จริงของสสารมืดซึ่งไม่สามารถสังเกตได้โดยตรง - แม้ว่ามันจะคิดเป็นเศษหนึ่งส่วนสี่ของจักรวาลก็ตาม ดังนั้นเราจึงต้องพยายามตรวจสอบโดยใช้ต้นแบบเช่นที่เราพัฒนาขึ้นมา "Eduardo GarcíaAbancénsนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์นิวเคลียร์และดาราศาสตร์ของ UNIZAR บอก SINC
GarcíaAbancénsเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับโครงการ ROSEBUD (ตัวย่อสำหรับ Rare Objects SEarch กับ Bolometers UndergrounD) ซึ่งเป็นความร่วมมือระดับนานาชาติระหว่าง Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS- มหาวิทยาลัยปารีส - ใต้, ฝรั่งเศส) และมหาวิทยาลัย ของ Zaragoza ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การค้นหาสสารมืดในทางช้างเผือก
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานในทศวรรษที่ผ่านมาในภารกิจนี้ที่ห้องปฏิบัติการใต้ดิน Canfranc ใน Huesca ที่ซึ่งพวกเขาได้พัฒนาเครื่องตรวจจับอุณหภูมิแบบต่าง ๆ (ซึ่งทำงานที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์: 273.15 ° C) ล่าสุดคือ "โบลมิเตอร์ scintillating" ซึ่งเป็นอุปกรณ์ขนาด 46 กรัมซึ่งในกรณีนี้ประกอบด้วยคริสตัล "scintillator" ซึ่งประกอบด้วยบิสมัท, งอกและออกซิเจน (BGO: Bi4Ge3O12) ซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับสสารมืด
เพื่อสร้างเครื่องตรวจจับสสารมืดชนิดใดชนิดหนึ่งนักวิจัยจำเป็นต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของสสารมืด เทคนิคการตรวจจับที่พัฒนาโดยนักวิจัยนั้นขึ้นอยู่กับการศึกษาเชิงทฤษฎีจำนวนหนึ่งซึ่งชี้ไปที่อนุภาคที่เรียกว่า WIMPs (อนุภาคขนาดเล็กที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อน) เป็นองค์ประกอบหลักของสสารมืด
“ เทคนิคการตรวจจับนี้ขึ้นอยู่กับการวัดแสงและความร้อนที่เกิดจากการทำงานร่วมกันระหว่างเครื่องตรวจจับกับ WIMP สมมุติซึ่งตามแบบจำลองทางทฤษฎีต่างๆอธิบายการมีอยู่ของสสารมืด” GarcíaAbancénsอธิบาย
นักวิจัยอธิบายว่าความแตกต่างในการเปล่งประกายของอนุภาคต่างๆช่วยให้วิธีนี้แยกแยะความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่ WIMP จะผลิตและอื่น ๆ ที่ผลิตโดยองค์ประกอบต่างๆของรังสีพื้นหลัง (เช่นอัลฟ่า, เบต้าหรือแกมมา)
เพื่อที่จะวัดปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นน้อยที่สุดเครื่องตรวจจับจะต้องเย็นลงถึงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์และมีสิ่งอำนวยความสะดวกในการแช่แข็งเสริมด้วยอิฐตะกั่วและโพลีเอทิลีนและป้องกันจากรังสีคอสมิค ที่ห้องปฏิบัติการใต้ดิน Canfranc
“ โบลมิเตอร์แบบใหม่นี้ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมพิสูจน์ได้ว่าเป็นเครื่องตรวจจับในการทดลองเพื่อค้นหาสสารมืดและยังเป็นแกมมาสเปกโตรมิเตอร์ (อุปกรณ์ที่ใช้วัดรังสีชนิดนี้) เพื่อตรวจสอบการแผ่รังสีพื้นหลังในการทดลองเหล่านี้” Garcíaกล่าว Abancéns
ปัจจุบันเครื่องวัดแสงแวววาวระยิบระยับอยู่ที่ Orsay University Center ในประเทศฝรั่งเศสซึ่งทีมทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรวบรวมแสงของอุปกรณ์และทำการทดลองกับผลึก BGO อื่น ๆ
การศึกษานี้ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Optical Materials เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ EURECA ของยุโรป (European Underground Rare Event Calorimeter Array) ความคิดริเริ่มนี้มีสถาบัน 16 แห่งในยุโรปที่เข้าร่วม (รวมถึงมหาวิทยาลัยซาราโกซ่าและ IAS) มีเป้าหมายที่จะสร้างเครื่องตรวจจับความเย็นหนึ่งตันและใช้มันในช่วงทศวรรษหน้าเพื่อค้นหาสสารมืดแห่งจักรวาล
ที่มา: FECYT (สเปน)
