Di sebuah lombong emas terbengkalai yang terletak satu batu dari Leed, South Dakota, jurutera dan ahli fizik di University of Wisconsin-Madison sedang mengerjakan sebuah ruang yang mengandungi 10 tan xenon cair. Mereka berharap bahawa di lombong bawah tanah, di mana ruang eksperimen akan dilindungi dari zarah suria dan sinaran kosmik, mereka dapat mengesan bahan gelap untuk pertama kalinya.
Kami telah menerbitkan analisis terperinci mengenai perkara gelap yang misterius dari sudut pandang fizik moden. Hipotesis awal muncul pada tahun 1930-an, ketika para astronom menyedari bahawa galaksi kekurangan daya graviti untuk mengekalkan strukturnya hanya kerana sumbernya yang dapat dilihat - bintang, planet, lubang hitam, dan lain-lain. Secara langsung perkara gelap itu sendiri sebelum setakat ini tidak dapat dikesan, keberadaannya dapat disimpulkan hanya dengan bantuan model matematik graviti. Walau bagaimanapun, ahli astronomi percaya bahawa sebenarnya, mungkin terdapat lima kali lebih banyak bahan gelap di alam semesta daripada bahan yang kelihatan. Pasukan UW-Madison telah memutuskan untuk menamatkan ketidaktentuan ini.
Eksperimen lombong emas South Dakota disebut LUX-ZEPLIN, atau LZ secara ringkas. Ini adalah versi lanjutan dari eksperimen Besar Bawah Tanah Xenon (LUX) sebelumnya dan program ZEPLIN bahan gelap. Ideanya adalah untuk mengesan zarah zat gelap kerana ia berinteraksi dengan atom xenon, menyebabkan reaksi berantai di ruang, yang akhirnya akan melepaskan sinar ultraviolet dan melepaskan elektron. Segera setelah xenon cair menyala, gas xenon di ruang di atasnya akan bertindak balas dengan memancarkan elektron dan memancarkan denyut cahaya kedua yang lebih terang. Ahli fizik yang mengusahakan projek itu menggambarkannya sebagai "loceng" yang akan berbunyi apabila terkena zarah gelap.
"Zarah zat gelap boleh berada di sini di dalam ruangan, melewati kepala anda dan kadang-kadang bertembung dengan beberapa atom," kata Duncan Carlsmith, profesor fizik di UW-Madison, dalam siaran akhbar.
Perwakilan skematik makmal bawah tanah LUX-ZEPLIN
Awal bulan ini, Jabatan Tenaga meluluskan peringkat akhir pembinaan LZ di lombong emas, yang secara rasmi dinamakan Pusat Penyelidikan Bawah Tanah Sanford. Sementara itu, para penyelidik bekerjasama dengan peranti prototaip yang lebih kecil untuk memastikan bahawa ketika LZ "besar" dilancarkan pada tahun 2020, ia tidak akan mudah diganggu.
Untuk memastikan bahawa apa-apa selain bahan gelap berinteraksi dengan xenon cair, pasukan itu membina dua ruang luaran yang direka untuk mengesan dan mengeluarkan zarah-zarah yang mencemarkan. Ruang akan dipenuhi dengan 10 tan xenon cair, dan lebih dari 500 fotomultiplier - tiub vakum, yang merupakan pengesan cahaya ultrasensitif dan akan memantau LZ. Sekiranya ada perkara lain selain bahan gelap yang mengganggu sisa xenon, pengesan harus menunjukkan bahawa ini adalah penggera palsu.
Video promosi:
Sebaik sahaja pemasangan di lombong bawah tanah siap dan percubaan dilancarkan, yang tinggal hanyalah menunggu. Ahli fizik akan mencari zarah-zarah besar yang berinteraksi dengan lemah, atau WIMP, yang merupakan unsur asas hipotesis bahan gelap. Adalah dipercayai bahawa sebahagian besar masa WIMP melewati perkara biasa tanpa jejak, tetapi kadang-kadang mereka dapat bertembung dengan zarah biasa.
Peserta projek LUX-ZEPLIN telah mengumpulkan salinan miniatur pemasangan masa depan. Sebelum menjalankan eksperimen global, anda perlu mengujinya pada model yang lebih kecil dan lebih mahal.
LZ akan kekal selama sekurang-kurangnya lima tahun, tetapi semua orang berharap ia dapat mengesan WIMP untuk pertama kalinya, atau mengecualikannya sebagai bahan halus yang membentuk bahan gelap. Eksperimen lain di Wisconsin's IceCube Center for Particle Astrophysics, serta projek di Itali dan China, sedang menjalankan eksperimen mereka sendiri untuk mencari bukti langsung mengenai kewujudan bahan gelap. Ahli fizik UW-Madison juga menggunakan Large Hadron Collider dalam usaha untuk mengesan bahan gelap, yang dihasilkan ketika zarah bertenaga tinggi bertabrakan. Perlumbaan penemu benda gelap sedang berlangsung!
Sekiranya kita dapat mencari dan mengukur bahan ini, kita akan mendapat pemahaman yang lebih besar tentang bagaimana alam semesta berfungsi daripada sebelumnya. Ada kemungkinan bahawa bahan gelap merangkumi lebih dari 25 peratus dari keseluruhan kosmos, dan setelah kita mengetahui sifat-sifat khusus bahan tersebut, ia dapat mengungkapkan rahsia yang telah lama tersembunyi dari kita.
