В найглибшій на Землі лабораторії досягли майже абсолютного мінімуму температури для «полювання» за темною матерією

В лабораторії SNOLAB, що розташована на глибині 2 км, вчені, що працюють над установкою SuperCDMS (Super Cryogenic Dark Matter Search) змогли досягти проєктної робочої температури в 1 тисячну градуса вище абсолютного нуля.

Про це йдеться в повідомленні університету Міннесоти, який бере участь в проєкті.

Експеримент призначений для виявлення частинок темної матерії — загадкових частинок, що складають 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті — які вже проходять крізь Землю. Темна матерія залишається дивною та невловимою, але надзвичайно важливою для нашого розуміння природи — від найфундаментальніших частинок до походження та еволюції Всесвіту.

«Досягнення базової температури є важливою віхою у багаторічній кампанії з побудови об’єкта з низьким рівнем фонового випромінювання, здатного розмістити наші чутливі кріогенні твердотільні детектори. За таких надзвичайно низьких температур наші встановлені детектори тепер можуть сканувати цілком нову область простору параметрів, де можуть ховатися найлегші частинки темної матерії», — сказала Прісцилла Кушман, професорка Школи фізики та астрономії Університету Міннесоти та речниця SuperCDMS.

Справа в тому, що темну матерію неможливо побачити за допомогою звичайних телескопів, оскільки передбачувані частинки не випромінюють світло, не поглинають його і не відбивають електромагнітне випромінювання. Через це астрономи помічають присутність такої матерії лише опосередковано, за її гравітаційним впливом на галактики та великі структури Всесвіту. SuperCDMS належить до іншого класу експериментів. Тут фізики намагаються зафіксувати не опосередкований ефект, а рідкісне зіткнення частинки темної матерії з атомом усередині детектора.

Для такого завдання потрібні дуже тихі умови в буквальному фізичному сенсі. При вищій температурі атоми в речовині сильніше коливаються, а тепловий шум заглушає слабкі сигнали. Сильне охолодження усуває більшу частину перешкод і дає змогу помітити крихітний енергетичний відгук, який частинка темної матерії може залишити в кристалі.

Далі команда з Університету Міннесоти протягом кількох місяців калібруватиме детектори. Для обробки даних уже готові алгоритми машинного навчання — вони виокремлюватимуть корисний сигнал у реальному часі. Окрім пошуку темної матерії, SuperCDMS стане в нагоді для вивчення рідкісних ізотопів і, можливо, допоможе відкрити нові типи взаємодій частинок.

Експеримент SuperCDMS розташований у SNOLAB, науково-дослідному центрі, що знаходиться на глибині приблизно 6800 футів під землею в діючій нікелевій шахті поблизу Садбері, Онтаріо.