"Karanlık maddeyi" tespit etmenin yeni standardı, karanlık madde bulunabilir mi?
Yeni çalışmada, bir grup araştırmacı, eV'den GeV'ye karanlık maddenin doğrudan tespiti ve elektronların etkileşimi için yeni bir sınır standardı önerdi.Araştırmacılar, alt elektronik gürültü dedektörü olarak hizmet veren yeni bir prototip dedektörü kullandı. -Ccd deneysel enstrüman (SENSEI) projesinin bir parçası olarak geliştirildi. Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı (Fermi Laboratuvarı), Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Laboratuvarı), Stony Brook Üniversitesi, Tel Aviv Üniversitesi ve Oregon Üniversitesi dahil olmak üzere çeşitli kurumlardan araştırmacılardan oluşmaktadır. Amaç, kütlesi 1ev ile 1gev arasında olan, yani protonun altında birçok büyüklük derecesine sahip karanlık madde bulmaktır.
Bu, karanlık madde ve elektronlar arasındaki etkileşime bakılarak sağlanabilir. Bununla birlikte, böyle bir araştırmanın gerçekleştirilmesi ultra hassas bir detektör gerektirir, çünkü karanlık madde elektronları saçtığında, detektör sadece küçük bir miktar yük üretir. Uyandırma, frekans atlamalı ccd olarak adlandırılan ultra düşük okuma gürültüsüne sahip bir şarj bağlı cihaz (ccd) kullanır. SENSEI tarafından kullanılan Skipper-CCD'ler, Fermilab ve Berkeley Lab'ın ortak araştırma ve geliştirmesinin bir parçasıdır. Önceki çalışmalarda, okuma gürültüsü sınırlayıcı bir faktördür çünkü CCD'lerin şarj ölçümünün doğruluğunu sınırlar. Şimdi, yeni sensörlerin kullanılması, araştırmacıların bu yükü doğru bir şekilde ölçmelerine ve karanlık maddenin elektronlarla etkileşimini eşi benzeri görülmemiş bir düzeyde aramalarına olanak tanıyor.
Araştırmacılar tarafından tasarlanan algılama konsepti, fotoğraf: Abramoff ve diğerleri
Çalışmada, 120 fit uzunluğunda bir mağara, Fermilab'da yerin 350 fit altına yerleştirildi. Minos Mağarası, nötrinoların özelliklerini ölçmek için kullanılan Sultan Minos dedektörünün küçük bir versiyonunu içerir. Fermilab bilim adamı Juan Estrada (Juan Estrada) açıkladı: Fermilab'ın yeraltı Minos ekipmanında 0.1 g küçük frekans atlamalı ccd prototipi kullandık. Birkaç veri kümesinden sonra, bu prototip bakır bir kapta kapsüllendi ve ekranlandı. Araştırmacılar bir dizi deney gerçekleştirdi ve önce CCD'nin sürekli kümülatif maruziyetini 0.177 g / gün olarak okudu. Üç veya daha fazla elektron içeren hiçbir olay gözlenmemesine rağmen.
Bununla birlikte, tek elektron ve iki elektrondan oluşan geniş bir arka plan olay oranı bulundu ve bu bulgu, frekans atlamalı ccd okuma aşamasında amplifikatör tarafından üretilen yanlış olaya atfedildi. SENSEI işbirliği ayrıca, tüm amplifikatörleri kapatırken ve Skipper CCD'yi ortaya çıkarırken beş set veri elde etmek olan ikinci stratejiyi de test etti. Daha sonra araştırmacılar, verileri en iyi prototip yükseltici aracılığıyla okurlar. Bu durumda, gözlemledikleri tek elektron olay oranı, sürekli okuma deneyinde gözlemledikleri olay oranından neredeyse iki kat daha düşüktü. Benzer şekilde, üç veya daha fazla elektron içeren hiçbir olay gözlenmedi ve günlük maruziyet 0.069 gramdı. Oregon Üniversitesi'nde bu araştırma üzerinde çalışan bir öğretim üyesi olan Tien-Tien Yu şunları söyledi:
Verilerimiz, karanlık madde tarafından 500kev ile 5mev arasında saçılan elektronlar için en iyi kısıtlamalar dahil olmak üzere karanlık madde için yeni kısıtlamalar getirebilir. Veriler bir prototip detektör ile alınmıştır. Ana hedeflerden biri, gelecekte geliştirilmiş sensörlerle veri toplayabilmemiz için dedektörün davranışına ilişkin anlayışımızı geliştirmektir. "Araştırmada toplanan verileri, karanlık madde-elektron saçılması (500keV ile 5MeV arasındaki kütleler için) ve elektronlar tarafından emilen karanlık foton karanlık madde (12.4 eV'nin altındaki kütle aralıkları için) dahil olmak üzere dünyanın önde gelen kısıtlamalarını elde etmek için kullanın. Sonuç, dedektörü anlamalarını geliştirebilir ve nihayetinde daha gelişmiş sensörler kullanarak veri toplamak için bilgi sağlayabilir.
Araştırmaya katılan Fermilab (Fermilab) bilim adamı Javier Tiffenberg (Javier Tiffenberg) şunları söyledi: Şimdi daha büyük bir dedektör oluşturmak için kullanılacak yeni ve geliştirilmiş bir frekans atlamalı-ccd satın alıyor. Yeni sensörü test ettikten sonra, karanlık maddeyi bulmak için Kanada'daki Fermilab ve SNOLAB'da yeni veriler elde edilecek. Şu anda SENSEI, bu yıl daha sonra kurulacak olan SNOLAB'ın deneyi için yaklaşık 100 gram yeni kaptan-ccd ve özelleştirilmiş elektronik ürünler satın alıyor. Araştırmacıların tahminlerine göre, bu sensörler daha iyi gürültü performansı ve daha düşük karanlık sayım oranı ile mevcut sensörlerden önemli ölçüde daha iyi olacak ve son arama, büyüklük derecelerinde yeni bir karanlık madde parametre uzayını tespit edecek.
