Peneliti Universitas Münster Mengembangkan Teknologi Sensitivitas Lanjutan Dalam Mencari Materi Gelap
Eksperimen Xenonnt di Italia dapat mendeteksi interaksi partikel dengan hampir tanpa gangguan
Dalam pencarian mereka untuk materi gelap, para ilmuwan dari kolaborasi Xenon menggunakan salah satu detektor materi gelap paling sensitif di dunia, Xenonnt di Gran Sasso Laboratory dari Institut Nasional Infn Fisika Nuklir di Italia, untuk mendeteksi interaksi partikel yang sangat langka. Ini bisa memberikan petunjuk tentang sifat materi gelap. Masalahnya, bagaimanapun, adalah bahwa sejumlah kecil radioaktivitas alami menghasilkan peristiwa latar belakang yang dapat menutupi sinyal -sinyal lemah ini. Eksperimen Xenonnt telah membuat terobosan besar dengan secara signifikan mengurangi salah satu kontaminan yang paling bermasalah – radon, gas radioaktif. Untuk pertama kalinya, tim peneliti telah berhasil mengurangi radioaktivitas yang diinduksi radon detektor ke tingkat satu miliar kali lebih rendah daripada radioaktivitas alami yang sangat rendah dari tubuh manusia. Teknologi yang mendasari, yang disajikan oleh konsorsium Xenonnt dalam edisi saat ini Ulasan Fisik xdikembangkan oleh tim yang dipimpin oleh fisikawan partikel Prof Christian Weinheimer dari University of Münster.
Eksperimen Xenonnt mengukur interaksi partikel materi gelap yang diprediksi secara hipotetis dengan atom xenon cair, gas mulia. Detektor 8,5 ton beroperasi di sekitar minus 95 derajat Celcius jauh di bawah permukaan bumi untuk menghilangkan sebanyak mungkin peristiwa latar belakang. Sensitivitas luar biasa detektor ini disebabkan oleh kemurnian luar biasa dari xenon cair yang dicapai berkat desain unik dari detektor dan penggunaan bahan ultra-radiopure. Namun, bahkan jejak radon terlarut dan produk peluruhan radioaktifnya dapat menghasilkan kilatan cahaya yang menyerupai sinyal yang dicari. Karena Radon, produk isotop berumur panjang dari pembentukan tata surya kita, hadir di hampir semua bahan, itu menyumbang sebagian besar paparan radiasi alami pada manusia.
Untuk mengurangi peristiwa radon lebih jauh, tim Xenonnt mengembangkan sistem distilasi kriogenik untuk pemurnian xenon yang berkelanjutan. Proses ini secara khusus menghilangkan radon dan mengurangi konsentrasinya dalam xenon dengan faktor 4 menjadi hanya 430 atom radon per ton xenon cair, sebagaimana ditentukan oleh kelompok Xenonnt dari Max Planck Institute Für Fisika Nuklir di Heidelberg. Peristiwa latar belakang yang disebabkan oleh radon dengan demikian langka seperti latar belakang yang sangat langka yang disebabkan oleh neutrino, yang berasal dari fusi nuklir di dalam matahari dan tidak dapat dilindungi. Berkat penghapusan radon, pengukuran dapat dilakukan dengan hampir tidak ada latar belakang radioaktif. “Teknologi ini membuka jalan bagi detektor yang lebih besar, bahkan lebih sensitif seperti yang direncanakan XLZD Liquid Xenon Observatory, yang akan sepuluh kali lebih besar,” jelas Christian Weinheimer. “Xenonnt membawakan kita selangkah lebih dekat untuk memecahkan misteri materi gelap.”
