Karanlık madde için derin kazma

Stawell Yeraltı Fizik Laboratuvarı’na gitmek yaklaşık yarım saat sürüyor. Otuz dakika uzun bir süre gibi gelmeyebilir, ancak bu, Stawell Altın Madeni’nin zifiri karanlık tünellerine doğru dönerken bir kamyonun içinde aşağı doğru dalmak için harcanan yarım saattir.

Profesör Elisabetta Barberio etkilenmedi. Melbourne Üniversitesi fizikçisi ve Karanlık Madde Parçacık Fiziği Mükemmeliyet Merkezi Direktörü, birçok kez bir kilometrelik kayanın altına yolculuk yaptı.

Kamyonun farları karanlığa doğru kıvrılan başka bir dik kaya duvarını aydınlatırken, “Daha sıcak ve daha nemli oluyor,” diyor, “ama laboratuvarda klima var.”

Stawell Yeraltı Fizik Laboratuvarı (SUPL), güney yarımküredeki tek yeraltı fizik laboratuvarıdır ve amacı, evrenimizle ilgili temel sorulardan birine cevap vermektir – karanlık madde var mı?

Şu anda, onlarca yıllık araştırmaya rağmen, karanlık madde parçacıklarının varlığı teoriktir – ancak evrenimizin davranış şekli bize orada bir şeylerin olması gerektiğini söylüyor.

Aslında, onsuz, bildiğimiz evren hiç var olmayabilir.

Profesör Barberio’ya göre, tüm evrenin yalnızca yaklaşık yüzde beşini gerçekten gözlemleyebiliriz; geri kalanı kısmen karanlık maddeden oluşur; maddenin çoğunluğunu oluşturan, elektrik yükü olmayan, ışık üretmeyen ve görebildiğimiz hiçbir şeyle çok fazla etkileşime girmeyen görünmez temel parçacıklar.

Profesör, “Dünyanın neresinde olursak olalım -yeraltında veya yer üstünde- milyonlarca olmasa da binlerce karanlık madde parçacığımız var ve onlar bize hiçbir şey yapmıyorlar. Bu parçacıklara karşı şeffafız,” diyor Profesör. Barberio.

Ama laboratuvar neden bir altın madeninin dibinde?

Profesör Barberio, “Kozmik ‘gürültüyü’ ve radyasyonu kesmek için bu derin yeraltı araştırmalarının yapılması gerekiyor. Kozmik ışınlar kaya tarafından emilir, bu yüzden yeterince derine inerseniz bunları neredeyse sıfıra indirebilirsiniz” diyor.

DAMA/LIBRA projesi üzerinde çalışan İtalyan bilim adamları, bir dağın içinde bulunan Gran Sasso yeraltı laboratuvarında karanlık madde tespit ettiklerini iddia ediyorlar, ancak tespit ettikleri sinyal, Dünya’nın mevsimlerine göre yıl boyunca dalgalanıyor.

Profesör Barberio, “Dünya Güneş’in etrafında dönerken, karanlık madde parçacıkları karşıdan veya arkadan rüzgarla bize doğru üflenir. Karşıdan bir rüzgarsa, daha fazla karanlık madde vardır – eğer bir arka rüzgarsa daha az vardır” diyor.

İşte bu yüzden güney yarım kürede SUPL laboratuvarı var, burada İtalyan testleri tekrarlanabilir ve mevsimsel değişiklikler göz ardı edilebilir.

Laboratuarın kendisi biraz Bond kötü adamlarının yeraltı sığınağına benziyor. Profesör Barberio aynı fikirde.

“Hepsi dünyayı ele geçirmek için yaptığım gizli planın bir parçası.” O şeytani kahkahayı pek çekmiyor.

Yeraltı laboratuvarına giren ana deney, Aktif Arka Plan Reddi Deneyi Güney (veya kısaca SABER Güney) ile Sodyum İyodür olarak bilinir.

Karanlık maddeyi tespit etmek için kullanılan cihaz, 14 metre yüksekliğinde bir tavan ile 33 metre uzunluğunda ve 10 metre genişliğinde olan tamamen steril laboratuvarın neredeyse üçte birini kaplayacak.

Her iki ucunda da fotoçoğaltıcı adı verilen çok hassas iki aletle, silindirlere yerleştirilmiş ve bakırla sarılmış yedi ultra saf sodyum iyodür kristali kullanacak.

Amerika Birleşik Devletleri ve Çin’de yetiştirilmekte olan bu yedi kristal, daha sonra benzen adı verilen yaklaşık 12 metrik ton sıvıyla dolu radyasyon korumalı bir tankta barındırılıyor.

Profesör Barberio, “Karanlık madde parçacıkları kristalle etkileşime girerse, fotoçoğaltıcılar tarafından alınacak bir ışık parlaması üretir” diyor.

“Birçok deney birçok farklı elementle denedi, ancak karanlık madde ile etkileşimler olduğunu düşündüğümüzden bu ışığı üreten, İtalya’da sodyum iyodür kristali kullanan DAMA/LIBRA deneyiydi.”

Ve onu bu kadar hassas yapan sodyum iyodürün özellikleridir.

“Karanlık madde, kristalin çekirdeği ile etkileşir, bu nedenle çekirdeğin kütlesi önemlidir. Karanlık maddenin kütlesine bağlı olarak, farklı materyaller farklı bir duyarlılığa sahip olacaktır.

“Yani, eğer karanlık madde büyük bir kütleyse, büyük kütleli bir çekirdek daha duyarlı olacaktır.”

Bu noktada Profesör Barberio boş yüzümü fark ediyor.

“Bir bilardo topunu düşünün. Büyük bir bilardo topunuz varsa ve karanlık madde çok daha küçük bir bilardo topuysa, büyük topu hareket ettiremezsiniz – bu nedenle bir sinyal üretemezsiniz. bilardo topu muazzam, her şeyi ezecek.

“Aynı boyutta iki bilardo topunuz veya çekirdeğiniz olması gerekir, o zaman net bir sinyal alırsınız.”

SABER, önümüzdeki üç yıl için veri toplayacak. Bağlam olarak, İtalya’nın DAMA/LIBRA projesi yirmi yılı aşkın bir süredir veri toplamaktadır.

“Çoğaltılması zor bir deney, çok hassas.

“İtalya ile aynı sinyali görüp görmediğimize ‘evet’ veya ‘hayır’ diyebilmemiz gerekiyor, bu yüzden o kadar uzun sürmeyecek.

“Ama evet ise – aman tanrım.”

İspanya, Kore, Japonya, Avusturya ve ABD’de İtalyan araştırmasının sonuçlarını doğrulamaya çalışan beş deney daha var. Bu da karanlık maddenin varlığını kanıtlamak için bir yarış gibi hissettiriyor.

Ancak güney yarım küredeki tek karanlık madde dedektörü ile, Swinburne Teknoloji Üniversitesi, Adelaide Üniversitesi, Avustralya Ulusal Üniversitesi, Sidney Üniversitesi ve Avustralya Nükleer Bilim ve Teknoloji Örgütü (ANSTO) bilim adamlarından oluşan Stawell’deki araştırma ekibi. , yanı sıra Melbourne Üniversitesi – yüzyılın en büyük keşfini yapmak için kutu koltukta.

Bunu söylediğimde Profesör Barberio öfkeli görünüyor ve sonra gülüyor.

“Sadece bu yüzyıl değil, evrenin neyden yapıldığını bulmak şimdiye kadarki en büyük keşiflerden biri olacak.”