地下深くに埋められた新しい実験は、これまでに構築された中で最も感度の高い暗黒物質検出器であることが証明されました。しかし、このハイテク機器による最初の結果は、とらえどころのない暗黒物質の探索において空虚なものとなったと科学者らが水曜日に発表した。
サウスダコタ州のブラックヒルズの地下 1 マイルに設置された大型地下キセノン (LUX) 実験の感度は、より優れた探査能力を発揮します。暗黒物質LUX関係者によると、その目的のために作られた他のどの検出器よりも優れているという。強力な暗黒物質検出器は最初の実験を完了したばかりですが、LUX はまだとらえどころのない物質の決定的な証拠を発見していません。
ローレンス・バークレー国立研究所のソール・パールマッター氏（2011年ノーベル物理学賞受賞者）は声明で、「宇宙の謎に満ちたダークセクターは、あらゆる物理学の中で最もスリリングな2つの課題を私たちに突きつけている」と述べた。 「私たちがそれをダークセクターと呼んでいるのは、宇宙のエネルギーと質量の大部分を占めるものが何であるのかがわかっていないからです。ダークエネルギーは1つの課題であり、もう1つの課題については、LUX実験の最初のデータが現在、この分野で主導権を握っています。ダークセクターの暗黒物質成分を探してください。」
科学者たちは、暗黒物質が大部分を占めていると考えています。宇宙の物質;ただし、見ることも触れることもできません。天文学者が暗黒物質を検出したのは、銀河や星に対する暗黒物質の引力を観察したためです。
科学者たちは、LUX のような実験を地下のはるか地下で実行することで、暗黒物質検出器をあらゆるものから保護したいと考えています。WIMP— 弱く相互作用する巨大な粒子で、暗黒物質を構成する粒子の有力な候補であると考えられています。
ブラウン大学の物理学者リック・ゲイツケル氏は水曜日のセミナーで、「LUXは世界で検証された中で最も静かな場所だ」と語った。 「これらの WIMP を探す立場に立つために、私たちはそこまで行かなければなりませんでした。」
LUX は、いくつかの理論物理モデルによって予測される低質量 WIMP の検索に特に優れています。WIMPS を見つけるのは非常に困難ですなぜなら、彼らは重力を介する場合を除いて、通常の物質とほとんど相互作用しないからである、とLUX関係者は述べた。
科学者らは、WIMP には低質量と高質量の両方が存在する可能性があり、LUX は低質量 WIMP に対する感度が向上していると考えています。この暗黒物質検出器は最近、最初のデータ収集研究を完了した。
約 3 か月にわたる WIMP の探索を通じて、科学者たちは WIMP の信号を発見できませんでしたが、他の検出器を使った以前の実験では発見されると予測されていました。
「しかし、超低温シリコン検出器で最近報告された3つのWIMP候補イベントは、LUXのはるかに大型の検出器では1,600以上のイベント、つまり最近の実行では80分に1件以上のイベントを生成しただろう」とLUX関係者は声明で述べた。 「そのような信号は見られませんでした。」
LUX には、液体キセノンで満たされ華氏マイナス 150 度に冷却された高さ 6 フィートのチタンタンクが収容されています。キセノンタンクは岩と水のタンクで囲まれています。
WIMP がキセノン原子と接触すると、光と電子が放出されます。電子は上方に引っ張られ、より多くの光子を放出します。衝突点とタンク上部の両方の光子を記録することで、検出器は光子信号の位置を正確に特定し、その明るさを測定することができます。
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