Домой » Наука » Астрономия » В США продолжается подготовка для проведения эксперимента по темной материи

В США продолжается подготовка для проведения эксперимента по темной материи

Опубликовано: 16.07.2019

Просмотров: 63

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Нет рейтинга)
Загрузка...
 
 

В США продолжается подготовка для проведения эксперимента по темной материи

Большинство оставшихся компонентов, необходимых для полной сборки установки для подземного эксперимента по поиску темной материи под названием LUX-ZEPLIN (LZ), прибыли на исследовательскую площадку проекта в Южной Дакоте.

По завершении LZ станет крупнейшим и наиболее чувствительным экспериментом в США, который предназначен для непосредственного обнаружения частиц темной материи. Ученые всего мира десятилетиями пытались разгадать тайну темной материи, которая составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной, хотя до сих пор они судили о ее существовании только лишь косвенно через наблюдаемые гравитационные эффекты.

Большая часть цифровых компонентов для электронной системы LZ, которая предназначена для передачи и записи сигналов от очень слабых взаимодействий частиц в сосуде детектора активной зоны LZ, была среди вновь прибывших в Sanford Underground Research Facility (SURF). SURF в настоящее время посвящается широкому спектру научных исследований, также он был местом проведения эксперимента по поиску предшественников под названием LUX.

В июне в SURF также поступил последний комплект плотно прилегающих акриловых сосудов, которые будут заполнены специальной жидкостью, предназначенной для идентификации ложных сигналов темной материи во внутреннем детекторе LZ.

Кроме этого, последние две из четырех замысловатых проволочных сеток, которые необходимы для поддержания постоянного электрического поля и извлечения сигналов из внутреннего детектора эксперимента, также называемого камерой проекции времени, поступили в июне.

Замысловато тонкая проволочная сетка видна (щелкните изображение, чтобы просмотреть увеличенный размер) на вершине матрицы фотоумножителей. Компоненты являются частью внутреннего детектора LZ.

«LZ достигла значительных результатов в июне. Это был самый загруженный месяц доставки комплектующих и компонентов в SURF — это был пик, — сказал директор проекта LZ Мердок Гилкриз из Национальной лаборатории энергетики имени Лоуренса в Беркли (лаборатория Беркли).

Отметим, что Лаборатория Беркли — ведущее учреждение для проекта LZ, которое поддерживается международным сотрудничеством, в котором участвуют около 37 учреждений и около 250 исследователей и членов команды технической поддержки.

«Через несколько месяцев все действия на LZ будут проходить в SURF — мы уже приближаемся к тому, чтобы иметь все там», — добавил Гилкриз.

Майк Хедли, исполнительный директор SURF, сказал по этому поводу: «Мы вместе готовились к этим поставкам в течение некоторого времени, и все прошло очень хорошо. Было интересно наблюдать за ходом экспериментальной сборки, и мы с нетерпением ждем, когда детектор соберется».

Все эти компоненты будут транспортироваться вниз по шахте и устанавливаться в исследовательской пещере почти в милю. Скала выше обеспечивает естественную защиту от постоянной бомбардировки частиц, падающих на поверхность планеты и создающих нежелательный посторонний «шум».

Компоненты LZ также были тщательно проверены и отобраны, чтобы гарантировать, что материалы, из которых они сделаны, сами не мешают сигналам частиц, которые исследователи пытаются выявить.

Компоненты для проекта LUX-ZEPLIN хранятся в резервуаре для воды почти в миле от поверхности земли. Внутренний детектор будет установлен на центральном креплении, и акриловые сосуды (завернутые в белый цвет) будут плотно прилегать к этому внутреннему детектору.

LZ особенно сосредоточен на поиске типа теоретической частицы, называемой слабо взаимодействующей массивной частицей или WIMP, путем запуска уникальной последовательности световых и электрических сигналов в резервуаре, заполненном 10 метрическими тоннами высокоочищенного жидкого ксенона, который является одним из редчайших элементов Земли. Свойства атомов ксенона позволяют им производить свет при определенных взаимодействиях частиц.

Доказательство частиц темной материи фундаментально изменило бы наше понимание состава Вселенной, поскольку наша текущая Стандартная Модель Физики не учитывает их существование.

По словам Гилхризе, сборка проекционной камеры для жидкого ксенона для LZ завершена примерно на 80 процентов. После полной сборки в этом месяце этот внутренний детектор будет содержать около 500 фотоумножителей. Трубки предназначены для усиления и передачи сигналов, производимых внутри камеры.

После сборки камера для проецирования будет осторожно опущена в специальный титановый сосуд уже в SURF. Перед заполнением ксеноном эта камера будет опускаться на глубину около 4850 футов. Он будет нести в раме, которая специально разработана для минимизации вибраций, а затем плавать в экспериментальной пещере через временно собранную металлическую взлетно-посадочную полосу на шайбах с воздушной накачкой, известных как воздушные коньки.

Наконец, он будет опущен в более крупный внешний титановый сосуд, уже находящийся под землей, для формирования окончательного криостата с вакуумной изоляцией, необходимого для размещения жидкого ксенона.

Вскоре проектные бригады начнут тестировать систему циркуляции ксенона, уже установленную под землей, которая будет непрерывно пропускать по замкнутому контуру ксенон через внутренний детектор, дополнительно очищать его и повторно разжижать. Исследователи при этом будут использовать около 250 фунтов ксенона для этих ранних испытаний.

Также близится к завершению работа над криогенной системой охлаждения LZ, которая необходима для преобразования ксенонового газа в жидкую форму.

Цифровая электроника LZ, которая в конечном итоге будет подключаться к массивам фотоумножителей и обеспечивать считывание сигналов от взаимодействия частиц, была разработана, собрана, доставлена ​​и установлена ​​исследователями и техническим персоналом Университета Рочестера в SURF в июне.

Исследователи из Университета Рочестера в июне установили шесть стоек электронного оборудования, которые будут использоваться для обработки сигналов эксперимента LZ.

«Вся наша электроника была разработана специально для LZ с целью максимизации нашей чувствительности к наименьшим возможным сигналам», — сказал Фрэнк Вольфс, профессор физики и астрономии в университете Рочестера, который наблюдает за усилиями университета.

Он отметил, что более 28 миль коаксиального кабеля соединит трубки фотоумножителя и их усилительную электронику, которые проходят испытания в Калифорнийском университете в Дэвисе, с электроникой оцифровки.

«Успешная установка цифровой электроники, онлайновой сети и вычислительной инфраструктуры в июне заставляет нас стремиться увидеть первые сигналы, поступающие от LZ», — добавил Вольфс.

Также в июне участники LZ осуществили высокоскоростную передачу данных с места проведения эксперимента на уровень поверхности в SURF, а затем в Лабораторию Беркли. Данные, собранные электроникой детекторов, в конечном итоге будут переданы в первичный центр обработки данных LZ, Национальный научно-вычислительный центр по энергетическим исследованиям (NERSC) в лаборатории Беркли через научную сеть по энергетике (ESnet), высокоскоростную общенациональную сеть данных, базирующуюся в лаборатории Беркли.

За изготовлением нестандартных акриловых резервуаров, которые будут содержать жидкость, известную как жидкий сцинтиллятор, следили участники LZ из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

«Последние пять резервуаров, поставленных в июне, были изготовлены с использованием нового процесса акрилового литья, чтобы плотно прилегать к сосуду криостата», — сказал Гарри Нельсон, профессор физики в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре.

«Партнерство между LZ и SURF титаническое, о чем свидетельствует успех монтажных работ на сегодняшний день, — сказал Хедли. — Мы гордимся тем, что являемся частью команды LZ и принимаем этот ведущий в мире эксперимент в Южной Дакоте».

Ранее сообщалось о том, что физики впервые наблюдали на практике ядерный эффект Барнетта.

Теги: , , , , , , , , , , , ,

Автор: Яков Властожицкий
Статей: 198

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.Необходимы поля отмечены *

*