SLAC начала строить оборудование для экспериментов над поиском темной материи

Специалисты Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC начали работы по сооружению конструкций будущего эксперимента под названием SuperCDMS SNOLAB, датчики которого, начиная с 2020 года, начнут охоту на массивные WIMP-частицы, которые являются одним из кандидатов на звание частиц темной материи. Оборудование этого эксперимента будет иметь по крайней мере в 50 раз большую чувствительность, нежели оборудование любого другого подобного эксперимента, и это, как надеются ученые, может дать им ключи к разгадке одной из самых больших тайн современной физики.

Отметим, что работы по созданию эксперимента SuperCDMS SNOLAB ведутся под руководством специалистов лаборатории SLAC. А всего в этом проекте сейчас задействовано 111 специалистов из различных научных учреждений со всего мира.

Датчики эксперимента SuperCDMS будут иметь область максимальной чувствительности в диапазоне масс-энергий самых легких WIMP-частиц, масса которых будет равна от одной десятой до десяти масс протона. Датчики будут изготовлены из кремния и кристаллов германия. Столкновения WIMP-частиц с атомами вызовут мельчайшие колебания кристаллической решетки материала. Однако, для того, чтобы иметь возможность уловить и измерить эти колебания датчики будут охлаждены практически до температуры, равной температуре абсолютного нуля. Столь "холодные" условия и дают эксперименту его название - Cryogenic Dark Matter Search или CDMS, а приставка "Super" указывает на повышенную чувствительность оборудования.

Столкновения WIMP-частиц с атомами приведут еще к образованию свободных электронов и электронных дырок, способных перемещаться внутри кристалла, что приведет к дополнительному увеличению амплитуды искомых колебаний. А измеряться все это будет электроникой, также охлаждаемой до криогенных температур во избежание влияния собственных тепловых шумов.

Оборудование эксперимента будет смонтировано в канадской лаборатории SNOLAB, расположенной на глубине более двух километров в помещении бывшей никелевой шахты неподалеку от Садбери. Лаборатория SNOLAB является самой глубокой лабораторией в Северной Америке, находящееся там оборудование будет надежно защищено от влияния космической радиации и других электромагнитных сигналов, в том числе и искусственного происхождения.

В течение нескольких прошедших месяцев специалисты лаборатории SLAC занимались тестирование опытного образца датчика WIMP-частиц. А сейчас уже начаты работы по созданию шести кристаллических элементов, каждый размером с большую хоккейную шайбу, которые предназначены для первого реального датчика. И этот первый датчик будет отправлен в Канаду уже в конце текущего года.

И в заключение следует заметить, что предыдущий эксперимент из этой серии, располагавшийся в шахте Soudan Mine в Миннесоте, закончил свою работу в 2015 году.