Determinar la naturaleza de las sustancias oscuras, la sustancia invisible que produce la mayor parte de nuestro universo, es uno de los rompecabezas más grandes en física. Los nuevos resultados del detector de materia oscura más sensible del mundo, Lux-Jemplene (LZ), han comprimido las posibilidades de uno de los principales candidatos de materia oscura: interactuando enormes partículas (WIMP).
“Aunque siempre esperamos descubrir una nueva partícula, es importante determinar los límites de lo que realmente puede ser la sustancia oscura”, dijo Hue Lipppncoot, un físico experimental de UC Santa Barbara, Lippincoat. Los científicos han sospechado la existencia de sustancias oscuras durante décadas, pero sigue siendo una sustancia misteriosa, pero juega un papel fundamental en la estructura del universo.
La LZ South Dakota sufrió sustancias oscuras de una cueva en el subterráneo de aproximadamente una milla de Sunford Underground Research Instituity (SRF). Los nuevos resultados de la prueba exploran la interacción de sustancias oscuras débiles que antes de buscar y limita lo que podrían ser los Wamps. Los resultados analizan datos valiosos de 280 días: un nuevo conjunto de 220 días combinado con 60 corridas anteriores desde la primera ejecución de LZ (recopilada entre marzo de 2023 y abril de 2024). La prueba planea recopilar mil días de datos valiosos antes de finales de 2021.
La parte interna del detector LEZ contiene dos tanques anidados de titanio que están llenos de diez toneladas de zenón líquido transparente, es tan denso que crea un entorno extremadamente aislado, libre de la palabra “mundo” y es adecuado para la captura de las señales más ruinales que pueden ser un índice de WIPP. Espero chapotear en un núcleo de Zenon para una llave, se mueve, al igual que los golpes de una bola de cola en el juego de la piscina. Al recopilar luz y electrones emitidos durante la interacción, LZ captura la señal WIMP potencial y otros datos. Este núcleo de Genon líquido son tanques acrílicos llenos de más detectores externos (ODS) rodeados por el skinter de líquido cargado de gadolinio.
La sensibilidad de la LZ puede reducir el fondo del detector de innumerables medios, mentiras que pueden disfrazar u ocultar la interacción de una sustancia oscura. El bajo tierra, el detector está protegido del espacio de los rayos cósmicos. Para reducir la radiación natural de los objetos diarios, el LZ se construyó a partir de miles de piezas ultracleas de baja radiación. El detector se construye como una cebolla, cada capa se bloquea fuera de la radiación o rastrea las interacciones de partículas para negar la imitación de la sustancia oscura. Y, las nuevas técnicas de análisis sofisticadas ayudan a cancelar las interacciones de fondo.
Uno de los grupos fundadores de la UCSB LZ fue el físico de la UCSB Harry Nelson, quien organizó la primera reunión de LZ en UCSB en 2002. El equipo está actualmente compuesto por miembros de la facultad Lippincot y Nelson, el investigador postdortoral Chami Amarasinghe y TJ WHIEH y el alumno de posgrado Jangwai, Jordan Thomas. Otros contribuyentes al resultado incluyen doctorado reciente. El destinatario Jack Bergeman, ahora Pacific North West -West West Laboratory Investigador postdortoral e ex investigador graduado; Tarun Advit Kumar, ahora es un estudiante graduado en el Instituto Perimeterna. Scott Hasselchordt, el coordinador de física para los resultados, recibió su doctorado. De UCSB en 2018 y ahora profesor asistente de la Universidad de Michigan.
Los neutrones, partículas subtormales que almacenan hidrógeno en cada átomo, se encuentran entre los factores de confusión más comunes de la señal WIMP. Nelson y UCSB lideraron el diseño, fabricación y puesta en marcha, elementos críticos que ayudan a cancelar estas partículas y habilitan un descubrimiento real.
“Lo complicado de los neutrones es que también contactan a los núcleos del Zenón, que es una señal que esperamos de los WIMP”, dijo Trusk, “dijo el truss.” OD es excelente para identificar los neutrones y confirmar la identificación de un WIMP sin obtener respuesta “.
Redon también es un Wip Mimik, para el cual los científicos deben estar atentos. “Redon pasa por una secuencia especial de daño, algunos de los cuales pueden estar equivocados para Wamps”, dijo Bergman. “Una de las tareas que pudimos hacer en esta ejecución es identificar a Redon y buscar toda la decisión en el detector para evitar engañarlos para Wimps”.
Para habilitar un resultado sólido y eliminar el sesgo inconsciente, la cooperación de LZ aplica una técnica llamada “Salting” que agrega señales de WIP falsas al recopilar datos. Hasta el final de la “falta de sal” al final, disfrazado de los datos originales, los investigadores pueden evitar el sesgo inconsciente y evitar que su análisis explique o cambie.
“Estamos empujando el límite a un sistema de gobierno donde las personas nunca antes habían estado buscando sustancias oscuras”, dijo Hasselswordt. “Existe la tendencia de un hombre a mirar los patrones en los datos, por lo que cuando ingresa a este nuevo sistema de gobernanza es realmente importante que ningún sesgo lo deambule si descubre que desea obtenerlo correctamente”.
Con estos resultados, el área de las posibilidades de cuáles pueden ser los Wimps es dramáticamente estrecho, que todos los científicos que buscan la sustancia oscura permiten que su búsqueda se concentre mejor y rechace los modelos incorrectos de cómo opera el universo. Este es un juego largo, incluida la recopilación de más datos en el futuro y hará más que acelerar la búsqueda de sustancias oscuras.
“Nuestra prueba es sensible a eventos raros con raíces en varios campos de la física”, dijo Amarsingh. “Algunos ejemplos son neutrinos solares, desintegraciones atractivas de ciertos isótopos de Genon e incluso otros tipos de sustancias oscuras. Con la gravedad de estos resultados en nuestra espalda, estoy muy interesado en pasar más tiempo en estas búsquedas”.
Nelson dijo: “El Departamento de Física de UCSB tiene una larga historia de hacer búsquedas en sustancias oscuras, comenzando con uno de los primeros resultados publicados en el departamento de física”, dijo Nelson. Entre los miembros de la facultad anterior están David Calwell (ahora muerto) y Michael Withrell, actualmente el director del Laboratorio Lawrence Berkeley. David Hell (ahora retirado) Señales falsas de materia oscura ha centrado muchas técnicas para suprimir las señales que ahora se emplean en todo el campo de las sustancias de oscurecimiento. “A través del Departamento de Física, las letras y la universidad de ciencias, la administración y las subvenciones privadas han apoyado fuertemente los esfuerzos de las sustancias oscuras durante décadas y han contribuido considerablemente a Lez”.
El LEZ es la cooperación de unos 250 científicos en los Estados Unidos, el Reino Unido, Portugal, Suiza, Corea del Sur y Australia; La mayoría de las pruebas de trabajo son realizadas por los investigadores del edificio, administrando y analizando la carrera principal. La cooperación ya está ansiosa por expandir nuestras técnicas de análisis de datos para el próximo análisis del conjunto de datos y un sujeto oscuro más bajo. Los científicos también están pensando en posibles actualizaciones para mejorar LZ, y planificando la próxima generación de detector de sustancias oscuras llamada XLZD.
LZ cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU., La Oficina de Ciencias, la Oficina de Física de Mayores Energía y el Centro Nacional de Computación Científica de Energía, una oficina del DOE de usuarios de ciencias. Lez cuenta con el apoyo del Consejo de Ciencia y Tecnología del Reino Unido; La Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología; Swiss National Science Foundation e Institute for Basic Science, Corea. Más de 38 instituciones de educación superior e investigación avanzada han brindado asistencia al LEZ. El apoyo de las instalaciones de investigación subterránea de Sunford siempre fue importante para los esfuerzos de UCSB de LZ.
