Australia kërkon "materie të errët" në minierën e thellë të arit

Përmbajtje:

Australia kërkon "materie të errët" në minierën e thellë të arit
Australia kërkon "materie të errët" në minierën e thellë të arit
Anonim

Në thellësitë e një miniere ari në periferi të qytetit të vogël viktorian Stowell, i vendosur disa orë me makinë në veriperëndim të Melburnit, po ndërtohet një laborator për të kërkuar një nga substancat më të pakapshme në univers - materien e errët.

Një kilometër nën tokë, laboratori tani është më shumë si një shpellë me madhësi fushe tenisi sesa një ndërmarrje shumë milionëshe. Kjo ndodh sepse laboratori - një partneritet midis Universitetit të Melburnit, ANSTO, Swinburne dhe të tjerëve - është ende në zhvillim e sipër. Por nëse është i suksesshëm, mund të ndihmojë në zgjidhjen e një prej mistereve më të mëdhenj të astrofizikës.

"Kjo është një kohë kritike për ne," tha Phillip Urquiho, një profesor i asociuar në Universitetin e Melburnit, një fizikan i grimcave dhe koordinator teknik për një eksperiment të materies së errët të quajtur SABER - Jodid natriumi me eksperimentin e refuzimit të sfondit aktiv.

"Vetë laboratori duhet të përfundojë deri në dhjetor. Shpresojmë që deri në nëntor të jemi në gjendje të sjellim disa nga pajisjet tona eksperimentale."

Lënda e errët, që mendohet se përbën 85% të materies në univers, nuk është e lehtë për tu gjetur. Nuk është e dukshme në asnjë nga gjatësitë e valëve që përdoren zakonisht për të zbuluar objekte hapësinore si gazi dhe pluhuri. Për më tepër, duket se nuk ndërvepron fare me forcat elektromagnetike - që do të thotë se nuk thith, reflekton apo lëshon dritë.

Shkencëtarët dinë për ekzistencën e tij vetëm sepse yjet, galaktikat dhe grumbujt galaktikë ushtrojnë tërheqje shumë të fortë gravitacionale pa ndonjë shpjegim shtesë, për shembull, se diku fshihet një grumbull i lëndës së errët.

"Nëse mund ta gjejmë, është një Çmim Nobel i garantuar," thotë këshilltari i lartë i ANSTO për projektet strategjike, Dr. Richard Garrett. "Likeshtë si [valët gravitacionale. Kjo është një gjë tjetër që po kërkohej për 30-40 vjet, derisa më në fund këto eksperimente të mëdha (në veçanti, Observatori Laser Interferometrik i Valës Gravitacionale) nuk e gjetën atë."

Por kërkimi për materien e errët deri më tani ka qenë i pasuksesshëm. Ende.

Nën hundët tona

Studiuesit po përpiqen të zbulojnë materien e errët në Tokë në mënyra të ndryshme.

Mënyra e parë është të kapim lëndën e errët të kalbur në diçka që mund të zbulojmë, si rrezet gama ose çiftet grimcë-antipartikula. Fatkeqësisht, materia e errët nuk është i vetmi proces astronomik që i prodhon ato, gjë që i shton një shtresë tjetër kompleksiteti procesit.

Ka detektorë si SABER që përpiqen të zbulojnë zmbrapsjen e grimcave hipotetike të lëndës së errët të quajtur grimca masive me ndërveprim të dobët, ose WIMPS, nga burimet thellë nën tokë.

Image
Image

Por çdo detektor i ndërtuar deri më tani ka zbuluar vetëm sinjale që mund t'i atribuohen një shkaku të ndryshëm. Materia e errët mbetet e pakuptueshme.

Me një përjashtim. Për 25 vitet e fundit, një detektor i quajtur DAMA / LIBRA në Laboratori Nazionali del Gran Sasso pranë L'Aquila në verilindje të Italisë ka vënë re një model vjetor në numrin e sinjaleve të regjistruara. I quajtur "efekti i modulimit vjetor", ai mund të shkaktohet nga lëvizja e Tokës brenda dhe jashtë aureolës së materies së errët të galaktikës sonë.

"Gjatë këtyre 25 viteve, të dhënat [DAMA / LIBRA] kanë treguar se ka këtë efekt modulimi vjetor me një nivel jashtëzakonisht të jashtëzakonshëm të besimit," thotë Urquijo."Përmes hulumtimit të tyre dhe rishikimeve të pavarura të kërkimit të tyre, ata nuk ishin në gjendje të përjashtonin hipotezën e materies së errët për ta shpjeguar atë."

Laboratori italian ishte diçka si një "sorrë e bardhë" në botën e detektorëve, pasi asnjë detektor tjetër nuk mund të përsëriste rezultatet e tyre. Një nga arsyet për këtë është se ekipi i DAMA / LIBRA përdori kristale speciale të jodidit të natriumit. Ata ishin më të pastruarit nga radio - domethënë me një nivel shumë të ulët radioaktiviteti - të krijuar ndonjëherë, dhe ekipi ende mban këtë rekord.

Për prodhimin e kristaleve, përdoret pluhuri i jodit të natriumit "astrograd" - një përbërës me radioaktivitet të ulët, por ende jo një kristal. Kur studiuesit rritin një kristal nga një pluhur, zakonisht ndotësit radioaktivë nga mjedisi ngatërrohen në kristale, kështu që kërkohen pajisje shumë specifike për të rritur dhe pastruar kristalet duke ruajtur radioaktivitet të ulët.

"Actuallyshtë në fakt një proces shumë kompleks dhe që kërkon kohë R&D që është shumë, shumë i ngrohtë," thotë Urquijo i kristaleve.

Por skeptikët e DAMA / LIBRA nuk besojnë se kjo është për shkak të pastërtisë radioaktive të kristaleve. Meqenëse ky model zbulohet çdo vit, ata supozojnë se detektori mat këtë ndryshim të sinjalit vetëm në lidhje me ndryshimin e stinëve.

Këtu vjen në ndihmë fakti që jemi në anën tjetër të botës me stinë të kundërta.

"Nëse shohim të njëjtin efekt si ata, ne e dimë se ky nuk është një efekt sezonal, por diçka e jashtme," thotë Urquiho. "Në thelb, ne të dy do të shohim materie të errët."

Edhe nëse nuk është materie e errët, prapëseprapë do të ishte diçka e jashtme për Tokën për të cilën shkencëtarët ende nuk e dinë, e cila do të ishte po aq emocionuese sa gjetja e materies së errët. Por së pari ata duhet të përfundojnë detektorin.

Deri më tani, ata i kanë bërë kristalet e jodidit të natriumit edhe më të pastër nga radio sesa ato të përdorura në eksperimentin DAMA / LIBRA - një arritje që ka kërkuar një proces të gjatë kërkimi dhe zhvillimi midis instituteve në të gjithë botën.

ANSTO tashmë ka krijuar pajisje për të testuar nivelet më të vogla të rrezatimit, dhe ekipi po teston të gjithë materialet e tyre për radioaktivitet, duke u siguruar që gjithçka është sa më e ulët. Nivele të vogla rrezatimi ekzistojnë rreth nesh - madje bananet dhe njerëzit, për shembull, janë pak radioaktivë. Prandaj, ekipi duhet të kufizojë këtë radioaktivitet "normal" në mënyrë që të mos ndërhyjë në funksionimin e detektorit.

"Ne kemi matur të gjitha llojet e rërës, zhavorrit dhe pluhurit të çimentos nga e gjithë Australia duke u përpjekur për të gjetur përzierjen më të mirë të betonit për ndërtim," thotë Garrett.

"Ne jemi duke kërkuar thellë nën tokë për sinjale shumë, shumë të dobëta, por nuk ka kuptim ta bëjmë këtë nëse betoni që ne po përdorim është radioaktiv."

Pastaj - vendndodhja. Ka shumë aspekte pozitive për të punuar në një minierë aktive ari. Kompania minerare kujdeset për të gjithë menaxhimin e ventilimit dhe sigurisë. Për më tepër, punonjësit e minierave mund të transportojnë shkencëtarë në makina të minierave të pajisura posaçërisht përmes tuneleve të gjata dhe dredha -dredha deri në laborator.

Por kjo metodë ka të metat dhe problemet e saj. Ndërtimi i laboratorit u vonua për gati tre vjet kur miniera ndryshoi pronarë dhe u mbyll për një kohë. Përveç kësaj, shpella duhet të zbrazet çdo tetë orë në mënyrë që minatorët të shpërthejnë për ar.

Në diagramet, SABER duket si një llambadar brenda një kazani, i mbyllur në një qemer metalik. Vetë detektori është një llambadar i varur nga maja e kazanit dhe i mbushur me 50 kg kristale të jodidit të natriumit të pastruar nga radio për të zbuluar ndonjë shenjë të vogël rrezatimi.

Çani, të cilin ekipi e quan Veto, është i mbushur me fotomultiplikues (detektorë tepër të ndjeshëm të dritës) dhe do të përmbajë alkilbenzen linear, një lëng që përdoret zakonisht për të bërë detergjentë, por në këtë rast përdoret si një "spintillator i lëngshëm" që do të ndizet me dritë kur godet atë rrezatim. Dhe ka gjithashtu një kasafortë katër metra, për të cilën edhe Urquiho mund të thotë se është pak a shumë: SABER do të përmbajë rreth 100 tonë çelik, i cili mbron eksperimentin nga rrezatimi i grimcave të humbura që mund të prishin çdo matje të mundshme.

"Ne kishim paranojë të vërtetë në lidhje me rrezatimin në sfond," shpjegon Urquijo. "Rajoni i radioaktivitetit më të ulët që mund të gjendet kudo në Hemisferën Jugore është pikërisht në qendër të këtyre kristaleve."

Por tani pjesët e detektorit nuk janë transportuar ende në minierë - përkundrazi, disa nga pajisjet për kërkimin e materies së errët janë në parkingun.

"Universiteti i Melburnit nuk ka shumë hapësirë magazinimi për pajisje, kështu që ne po përdorim lidhjen tonë ANSTO për të vendosur vetëm spintillatorin e lëngshëm në parkun e makinave," thotë Urquijo.

Kur detektori është instaluar përfundimisht, gjithçka që mbetet është të uleni në sipërfaqe dhe të prisni për rezultatet. Por deri atëherë, ekipi ka diçka për të bërë.

"Çdo material vjen tek ne, dhe ne matim radioaktivitetin e tij për të parë nëse është mjaft i mirë," thotë Garrett.

"Shtë një garë me kohën."

Recommended: