Nhóm Thí nghiệm LUX-ZEPLIN (LZ) đã công bố kết quả của cuộc thử nghiệm khoa học đầu tiên vào ngày hôm nay; Thí nghiệm này là máy dò vật chất tối nhạy nhất thế giới và mặc dù không tìm thấy vật chất tối nào trong lần chạy đầu tiên này, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng thí nghiệm đã hoạt động như mong đợi.

Máy dò thí nghiệm LZ bao gồm các thùng xenon lỏng lồng nhau, mỗi thùng cao 1,5 m và rộng 1,5 m, được chôn ở phía nam Dakota. Ý tưởng cho rằng một hạt vật chất tối đi qua không gian cuối cùng sẽ bật ra khỏi một trong các nguyên tử xenon, khiến các điện tử rơi ra trong nháy mắt đã được thí nghiệm ghi lại. Bể được chôn dưới lòng đất khoảng một dặm để giảm lượng tiếng ồn xung quanh. Thông báo hôm nay được đưa ra sau 60 ngày thu thập dữ liệu kéo dài từ ngày 25 tháng 12 đến ngày 12 tháng 5.

Hugh Lippincott, một nhà vật lý tại Đại học California, Santa Barbara, cho biết: “Chúng tôi đang tìm kiếm những phản xạ năng lượng rất thấp theo tiêu chuẩn của vật lý hạt. Đó là một quá trình rất hiếm, nếu nó có thể nhìn thấy được. một thành viên của nhóm LZ, trong cuộc họp báo hôm nay. vật chất tối trong vòng 10 triệu năm ánh sáng kể từ thời điểm dẫn đầu và chúng tôi mong đợi chỉ có một lần tương tác vào cuối năm ánh sáng đó. “

Vật chất tối là thuật ngữ chung cho những thứ chưa biết dường như chiếm khoảng 27% vũ trụ. Nó hiếm khi tương tác với vật chất thông thường, do đó “bóng tối” của nó đối với chúng ta. Nhưng chúng ta biết rằng nó tồn tại bởi vì, mặc dù không được phát hiện trực tiếp, nhưng nó có các hiệu ứng hấp dẫn có thể nhìn thấy trên quy mô vũ trụ. (NASA hiểu rõ ở đây.)

Có rất nhiều ứng cử viên cho vật chất tối. Một là WIMP, hay hạt khối lượng lớn tương tác yếu. Không giống như những người khác Các giả thuyết về vật chất tối như trục hoặc photon tối, rất nhỏ và phân tán đến mức chúng có thể hoạt động giống như sóng, WIMP sẽ có khối lượng nhưng hiếm khi tương tác với vật chất thông thường. Vì vậy, để khám phá ra nó, bạn cần một thiết bị có thể làm tắt mọi hoạt động vật lý khác đang diễn ra.

LZ rất nhạy cảm, điều này rất tốt cho việc phát hiện các tương tác thoáng qua và không thường xuyên như vậy. Theo Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford, thí nghiệm này lớn hơn 30 lần và nhạy hơn 100 lần so với người tiền nhiệm của nó, thí nghiệm Xenon lớn dưới lòng đất. Phóng thích. Lippincott cho biết LZ là một “củ hành hiệu quả”, với mỗi lớp của thí nghiệm được cách nhiệt chống lại tiếng ồn có thể che giấu khả năng tương tác với WIMP.

Aaron Manalisay, nhà vật lý Berkeley Lab và thành viên nhóm LZ, tại Berkeley Lab, cho biết: “Sự hợp tác đã làm việc hiệu quả cùng nhau để hiệu chỉnh và hiểu phản ứng của máy dò. thông cáo báo chí. “Cho rằng chúng tôi đã chạy nó được vài tháng nay và trong thời gian hạn chế COVID, thật ấn tượng khi chúng tôi đã có những kết quả đáng kể như vậy.”

Trong số rất nhiều khám phá được thực hiện bởi thử nghiệm 60 ngày LZ, 335 có vẻ đầy hứa hẹn, nhưng không ai trong số họ hóa ra là WIMP. Điều đó không có nghĩa là WIMP không tồn tại, nhưng nó loại bỏ một phạm vi lớn của cuộc tranh cãi. (Đây là ý chính của những gì máy dò vật chất tối làm: từng chút một, chúng loại trừ khối lượng của các hạt tôi không thể đang tồn tại.) Một số nhà vật lý gần đây đã nói với Gizmodo Họ nghĩ rằng khám phá lớn tiếp theo trong vật lý hạt sẽ đến từ một máy dò vật chất tối như LZ.

Cuộc chạy đua khoa học này bắt đầu những gì được mong đợi là một mốc thời gian 1.000 ngày. Vòng chung kết cũng không có người giám sát, vì vậy Team LZ có thể theo dõi cách thức hoạt động của công nghệ. Vì nó đã hoạt động như mong đợi, cuộc chạy thử khoa học tiếp theo sẽ có kết quả của nó bị “muối” hoặc rải rác với các tín hiệu giả, vì giảm thiểu sự thiên vị.

Dữ liệu sẽ được thu thập gấp 20 lần trong những năm tới, vì vậy có lẽ các WIMP của Wimpy cuối cùng sẽ phải đối mặt với âm nhạc tồn tại của chúng. Sau đó, một lần nữa, họ có thể đã không ở đó cả. Chúng ta sẽ không biết cho đến khi chúng ta nhìn.

Thêm: 10 năm sau boson Higgs, điều quan trọng tiếp theo đối với vật lý là gì?