В рамках международного научного проекта для изучения загадочной темной материи в США была доставлена уникальная партия материалов. Речь идет о медных пластинах исключительной чистоты — 99,99%, металл для которых был первоначально добыт в Финляндии. Эти пластины направлены в Fermilab (Национальную ускорительную лабораторию им. Энрико Ферми) — ведущий центр исследований в области физики элементарных частиц. Важно отметить, что критически важные эксперименты проводятся не на поверхности, а в специально оборудованной лаборатории, расположенной на глубине 100 метров под землей.
Почему чистота и глубина так важны?
Как пояснил Дэн Бауэр, ученый из Fermilab, для детектирования гипотетической темной материи необходимы материалы с минимальным уровнем собственной радиоактивности. Даже ничтожные примеси в меди могут создавать «шум», который полностью заглушит искомый сигнал. Именно поэтому лаборатория размещена глубоко под землей — толща породы служит естественным щитом от космических лучей. Эти высокоэнергетические частицы, постоянно бомбардирующие поверхность Земли, способны взаимодействовать с атомами меди, выбивая протоны и нейтроны и создавая нежелательный фон, который мешает наблюдениям.
Интересно, что хотя сырье поступило из Финляндии, сами пластины были изготовлены с высочайшей точностью в Германии, что подчеркивает международный характер проекта.
Проект SuperCDMS и устройство «СНОБОКС»
Данная работа является частью масштабного эксперимента Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS), конечная цель которого — обнаружение частиц темной материи. Основные исследования будут проходить в подземной лаборатории SNOLAB в канадской провинции Онтарио.
После тщательной проверки и дополнительной химической обработки (травления) для удаления поверхностных загрязнений, медные пластины будут преобразованы в сложную многослойную конструкцию. Пластины свернут в форму цилиндров, напоминающих гигантские банки из-под напитков. Эти «банки» будут вложены друг в друга по принципу матрешки, создавая систему экранов.
В самом сердце этой конструкции, внутри последнего цилиндра, разместятся сверхчувствительные детекторы на основе кристаллов германия и кремния. Их задача — уловить следы взаимодействия с гипотетическими слабовзаимодействующими массивными частицами (вимпами), которые считаются основными кандидатами на роль темной материи.
Внешняя, самая большая «банка» будет иметь диаметр более метра. Вся эта система, получившая название «СНОБОКС» (SNOBOX), будет соединена медными стержнями с мощным холодильником. Это оборудование охладит детекторы до температур, близких к абсолютному нулю (около -273°C), что необходимо для подавления тепловых шумов и повышения чувствительности.
Революционное улучшение
Использование финской сверхчистой меди — это не просто техническое улучшение, а качественный скачок для эксперимента. По расчетам ученых, замена меди из предыдущих, менее чистых партий, позволит снизить уровень фонового излучения внутри детектора почти в 100 раз. Это радикально повысит шансы на успешное обнаружение неуловимых сигналов темной материи.
Справка
Темная материя — это гипотетическая форма вещества, которая, согласно современным космологическим моделям, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Она не испускает, не поглощает и не отражает электромагнитное излучение (свет, радиоволны, рентген и т.д.), что делает ее невидимой для прямого наблюдения. Ее существование подтверждается только гравитационным воздействием на видимые объекты, такие как звезды и галактики.
При поддержке библиотеки по горному делу http://basemine.ru/