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초고감도 암흑물질 탐지기 출시

Sanford Underground Research Facility의 청정실에 있는 LZ 중앙 탐지기.

Sanford Underground Research Facility의 청정실에 있는 LZ 중앙 탐지기.
그림: 매튜 캐포스트, 샌포드 지하 연구 시설

LUX-ZEPLIN(LZ) 실험팀은 오늘 첫 번째 과학 실험 결과를 발표했습니다. 이 실험은 세계에서 가장 민감한 암흑물질 탐지기이며, 이번 첫 실행에서는 암흑물질을 발견하지 못했지만 팀은 실험이 예상대로 작동했음을 확인했습니다.

LZ 실험 탐지기는 남쪽 아래에 각각 높이 1.5m, 너비 1.5m인 액체 크세논 탱크로 구성되어 있습니다. 다코타. 아이디어는 우주를 통과하는 암흑 물질 입자가 결국 크세논 원자 중 하나에서 반사되어 실험에 의해 기록된 플래시에서 전자가 떨어지게 한다는 것입니다. 탱크는 배경 소음의 양을 줄이기 위해 약 1마일 지하에 묻혔습니다. 오늘 발표는 12월 25일부터 5월 12일까지 60일간의 데이터 수집 후 나온 것입니다.

“우리는 입자 물리학의 표준에 따라 매우 매우 낮은 에너지 바운스를 찾고 있습니다. 그것이 눈에 보인다면 매우 드문 과정입니다.”라고 산타 바바라에 있는 캘리포니아 대학의 물리학자인 휴 리핀콧(Hugh Lippincott)은 말했습니다. LZ 팀의 일원이 오늘 기자 회견에서 납으로부터 천만 광년 이내의 암흑 물질에 대해 이야기하고 있으며 우리는 그 광년이 끝날 때 단 한 번의 상호 작용만 예상합니다.”

암흑 물질은 우주의 약 27%를 구성하는 것으로 보이는 미지의 것들의 총칭입니다. 그것은 평범한 물질과 거의 상호 작용하지 않으므로 우리에게 “어둠”입니다. 그러나 우리는 그것이 직접적으로 감지되지는 않지만 우주 규모에서 볼 수 있는 중력 효과가 있기 때문에 그것이 존재한다는 것을 알고 있습니다. (NASA는 잘 이해하고 분해 여기.)

암흑물질의 후보는 많다. 하나는 WIMP 또는 약하게 상호 작용하는 거대 입자입니다. 남들과 달리 축 또는 암흑 광자와 같은 암흑 물질 가설, 너무 작고 흩어져 파도처럼 행동할 수 있는 WIMP는 질량을 갖지만 일반 물질과 거의 상호 작용하지 않습니다. 따라서 그것을 발견하려면 진행 중인 다른 모든 물리학을 거의 음소거하는 장치가 필요합니다.

LZ는 매우 민감하므로 이러한 일시적이고 드문 상호 작용을 감지하는 데 적합합니다. Sanford Underground Research Facility에 따르면 이 실험은 이전의 대규모 지하 크세논 실험보다 30배 더 크고 100배 더 민감합니다. 풀어 주다. Lippincott은 LZ가 “유효한 양파”라고 말했습니다. 실험의 각 층은 WIMP와의 잠재적인 상호작용을 가릴 수 있는 소음에 대해 절연되어 있습니다.

원치 않는 신호로부터 보호하는 외부 감지기 LZ.

원치 않는 신호로부터 보호하는 외부 감지기 LZ.
그림: 매튜 캐포스트, 샌포드 지하 연구 시설

Berkeley Lab의 물리학자이자 LZ 팀원인 Aaron Manalisay는 “이 공동 작업은 검출기의 반응을 보정하고 이해하기 위해 잘 작동했습니다.”라고 말했습니다. 보도 자료. “우리가 몇 달 동안 그것을 실행해 왔으며 COVID 제한 기간 동안 우리가 이미 그렇게 중요한 결과를 얻었다는 것이 인상적입니다.”

60일간의 LZ 실험으로 이루어진 많은 발견 중 335개가 유망해 보였으나 그 중 WIMP로 밝혀진 것은 없었습니다. WIMP가 존재하지 않는다는 말은 아니지만 논란의 여지를 없애줍니다. (이것이 암흑 물질 탐지기가 하는 일의 요지입니다. 조금씩, 그들은 입자의 질량을 배제합니다. 나는 할 수 없다 되고있다.) 몇몇 물리학자들은 최근 Gizmodo에 말했습니다. 그들은 입자 물리학의 다음 큰 발견이 LZ와 같은 암흑 물질 탐지기에서 나올 것이라고 생각합니다.

이 과학 경주는 1,000일 일정으로 예상되는 것을 시작했습니다. 최종 라운드도 블라인드가 적용되지 않았으므로 Team LZ는 기술이 어떻게 작동하는지 모니터링할 수 있습니다. 예상대로 작동했기 때문에 다음 과학적 실행은 결과가 “소금”되거나 가짜 신호로 뒤덮일 것입니다. 편견 완화.

앞으로 20배 더 많은 데이터가 수집될 것이므로 아마도 Wimpy WIMP는 마침내 존재의 음악에 직면해야 할 것입니다. 다시 말하지만, 그들은 전혀 거기에 없었을 수도 있습니다. 우리는 볼 때까지 알 수 없습니다.

더 보기: 힉스 입자 이후 10년, 물리학의 다음 큰 일은 무엇입니까?

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Beom Soojin

"음악 팬. 매우 겸손한 탐험가. 분석가. 여행 괴짜. 익스트림 TV 전문가. 게이머."

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