Karanlık madde dedektörü şimdiye kadar kaydedilen en zayıf nötrinoları yakaladı

Karanlık maddeyi bulmak için inşa edilen bir dedektör, şimdiye kadar kaydedilen en sessiz nötrinoları yakaladı. Pazartesi günü XENON iş birliği, İtalya'daki Gran Sasso dağının 1.400 metre altında gömülü olan XENONnT deneyinin, düşük enerjili güneş nötrinolarının elektronlardan saçılmasını ilk kez gözlemlediğini ve nötrino enerji eşiğini şimdiye kadar ulaşılan en düşük seviye olan yaklaşık 17 keV'ye indirdiğini duyurdu.interactions+1

Sonuç, 5 sigma istatistiksel güven düzeyine sahip; bu da bir hata olma ihtimalinin milyonda birden az olduğu anlamına geliyor. Tespit edilen sinyale, Güneş'e güç veren proton-proton füzyon reaksiyonlarında üretilen ve nötrino çıktısının büyük çoğunluğunu oluşturan pp nötrinoları hakimdir.scientificamerican+1

Nötrino Gözlemevine Dönüşen Karanlık Madde Dedektörü

XENONnT, evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 85'ini oluşturduğu düşünülen karanlık maddenin önde gelen adayları olan zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıkları (WIMP'ler) avlamak için tasarlandı. Deneyin merkezinde, bir parçacık hedefle etkileşime girdiğinde üretilen küçük ışık parlamalarını ve iyonizasyon sinyallerini tespit edebilen 5,9 ton ultra saf sıvı ksenon içeren çift fazlı bir ksenon zaman projeksiyon odası bulunuyor.interactions+1

Onlarca yıllık iyileştirmelerin ardından XENON ekibi, kapsamlı malzeme taraması ve özel bir kriyojenik damıtma sistemi kullanarak radyoaktif radon ve diğer kirleticilerden kaynaklanan arka plan gürültüsünü benzeri görülmemiş seviyelere indirdi. Başlangıçta karanlık maddeyi tespit etmek için geliştirilen bu aşırı hassasiyet, önceki hiçbir cihazın başaramadığı güneş nötrinolarının zayıf çarpışmalarını kaydetmek için yeterli oldu.interactions

Scientific American'ın aktardığına göre, analize eş liderlik eden Nagoya Üniversitesi'nden fizikçi Masatoshi Kobayashi, "Bu, düşük enerjili nötrino fiziğine katkıda bulunmak için önemli bir kilometre taşı" dedi.scientificamerican

Nötrino Sisi Yaklaşıyor

Bu başarı, XENONnT'nin 2024 yılında ilk kez rapor edilen, daha yüksek enerjili güneş bor-8 nötrinolarından kaynaklanan tutarlı elastik nötrino-çekirdek saçılmasını tespit etmesine dayanıyor. Bu sonuçlar birlikte, dedektörün nadir düşük enerjili parçacık etkileşimleri için dünyanın en hassas gözlemevlerinden biri olduğunu doğruluyor.link.aps+2

Ancak bu kilometre taşı, karanlık madde avcıları için uğursuz bir anlam da taşıyor. Dedektörler daha hassas hale geldikçe, güneş nötrinoları verilerini giderek daha fazla kaplayacak ve araştırmacıların "nötrino sisi" olarak adlandırdığı giderilemez bir arka plan yaratacak. Kobayashi, Scientific American'a verdiği demeçte, "Bu sonuç, nötrino eşdeğeri arka plan seviyesine gerçekten ulaştığımızı gösteriyor" dedi.scientificamerican

XENON iş birliği, XENONnT için geliştirilen teknolojilerin, bir büyüklük sırası daha büyük bir hedef kütleye sahip olan ve karanlık madde hassasiyetini daha da ileriye taşırken güneş nötrinolarını daha yüksek hassasiyetle ölçmeyi hedefleyen yeni nesil sıvı ksenon gözlemevi XLZD için temel oluşturduğunu belirtti.interactions

İş birliği üyesi ve Chicago Üniversitesi'nde profesör olan Luca Grandi, "Bu, teknolojinin ne kadar olgunlaştığının güçlü bir işareti" dedi.scientificamerican