Detector vật chất tối nhạy nhất thế giới tìm thấy kết quả vô hiệu

Thí nghiệm vật chất tối Xenon Lớn Dưới lòng đất (LUX) vừa thất bại, không phát hiện bất kì dấu hiệu nào của vật chất tối, khi cuộc tìm kiếm kéo dài 20 tháng của nó, kể cả đợt chạy cuối cùng của nó, kết thúc. Các thí nghiệm mới hiện đang thay thế bể chất dò, nằm sâu một dặm dưới lòng đất tại Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford.

Các nhà khoa học bắt đầu xây dựng LUX vào năm 2012 trong một nỗ lực nhằm tìm kiếm các manh mối về một trong những bí ẩn tồn tại dai dẳng nhất của vũ trụ: vật chất tối. Nếu bạn chưa biết, thì vật chất tối là một chất liệu không nhìn thấy được, chiếm khoảng 20% của vũ trụ. Vấn đề là ở chỗ chúng ta hoàn toàn chẳng biết nó là cái gì.

Đội nghiên cứu bị thuyết phục rằng độ nhạy siêu hạng của LUX sẽ cho phép nó phát hiện bất kì hạt vật chất tối nào, nếu bằng cách nào đó nó đi ngang qua.

Detector LUX hoạt động ở sâu một dặm dưới lòng đất tại Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford ở bang Nam Dakota để ngăn bức xạ nền trong khí quyển gây nhiễu các tín hiệu vật chất tối (nếu có).

Ở sâu một dặm dưới lòng đất, thông lượng tia vũ trụ giảm đi một triệu lần so với tại mặt đất.

Vật chất tối chiếm khoảng 20% thành phần của vũ trụ

Vật chất tối chiếm khoảng 20% thành phần của vũ trụ

Nhưng bất chấp thực tế độ nhạy của LUX thật sự vượt xa các mục tiêu của dự án (gấp bốn lần), nhưng nó không phát hiện được bất kì vết tích nào của một hạt vật chất tối.

Như vậy là kết thúc 20 tháng tìm kiếm của LUX, đợt chạy cuối cùng của nó bắt đầu vào tháng 10 năm 2013.

“Xét về độ nhạy và độ tin cậy thì LUX vượt xa cái chúng ta trông đợi,” phát biểu của giáo sư vật lí Rick Gaitskell tại trường Đại học Brown và là đồng phát ngôn viên cho thí nghiệm LUX. “Chúng tôi luôn muốn có thêm thời gian với các detector của mình, nhưng đã đến lúc rút ra bài học từ LUX và áp dụng cho việc tìm kiếm vật chất tối trong tương lai.”

Thí nghiệm LUX

Thí nghiệm LUX nằm sâu một dặm dưới lòng đất. Ảnh: Carlos H. Faham

Có lẽ bạn đang gãi đầu hỏi, “Làm thế nào chúng ta tìm kiếm vật chất tối khi mà chúng ta chẳng biết nó là cái gì?”

Câu trả lời là tìm kiếm các hạt WIMP, từ viết tắt cho “hạt nặng tương tác yếu”, những hạt giả thuyết là ứng cử viên sáng giá cho vật chất tối và có thể phát hiện được bởi các tương tác mờ nhạt của chúng với các vật khác – mờ nhạt đến mức (trên lí thuyết) chúng đang đi qua mỗi người chúng ta mỗi giây mà chẳng ai để ý gì.

Do bản chất lí thuyết này của vật chất tối nên LUX được chế tạo bằng xenon tinh khiết hóa lỏng, siêu nhạy, nó sẽ lóe sáng khi tiếp xúc với một năng lượng dù là nhỏ nhất bên trong bể chất lỏng. Các cảm biến cực nhạy đủ để phát hiện từng photon độc thân sẽ nhặt được những tín hiệu này.

Mặc dù LUX không tìm được bất kì kết quả dương tính nào, nhưng các nhà nghiên cứu cho biết thí nghiệm chưa hoàn toàn vô hiệu. Khi LUX dừng hoạt động, một thế hệ detector mới sẽ được lắp vào chỗ của nó để cải tiến cái nó đã khởi xướng.

Thí nghiệm LUX-ZEPLIN (LZ) là một trong những thí nghiệm thế hệ tiếp theo cải tiến thí nghiệm LUX ban đầu, và sẽ thay thế nó tại Cơ sở Nghiên cứu Dưới lòng đất Sanford.

“Các đổi mới của thí nghiệm LUX thiết lập nền tảng cho thí nghiệm LZ,” phát biểu của Harry Nelson thuộc Đại học California, Santa Barbara, phát ngôn viên cho LZ. “Chúng tôi trông đợi LZ thu được độ nhạy gấp 70 lần LUX. Chương trình LZ tiếp tục triển khai các công đoạn bước ngoặc của nó, được sự hỗ trợ tích cực của Sanford Lab, Bộ Năng lượng Hoa Kì và nhiều trường viện hợp tác  của nó cùng nhiều nhà khoa học. LZ sẽ đi vào hoạt động vào năm 2020.”

Nguồn: PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Các bài khác


Vũ trụ có nhiều gã khổng lồ hơn chúng ta nghĩ
18/01/2018
Vũ trụ có thể chứa nhiều sao khổng lồ hơn chúng ta vẫn nghĩ. Một bộ phận của Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà láng
Nước chậm đông được làm lạnh đến nhiệt độ thấp kỉ lục
16/01/2018
Lần đầu tiên nhiệt độ của nước lỏng chậm đông được đo chính xác đến dưới –40°C. Các nhà nghiên cứu, đứng đầu
Ánh sáng có thật sự kết hợp trở lại sau khi truyền qua hai lăng kính hay không?
15/01/2018
TÓM TẮT. Chúng tôi trình bày một bố trí thí nghiệm đơn giản và rẻ tiền chứng minh rõ ràng các màu của ánh sáng trắng sau
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 4)
12/01/2018
Nhiệt động lực học và entropy Ngoài việc khám phá lực điện từ, nghiên cứu năng lượng ở dạng nhiệt còn đưa đến một
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 3)
12/01/2018
Lực điện từ Nếu ánh sáng thật sự là sóng, thì có vẻ hợp lí thôi nếu ta hỏi: chính xác thì cái gì đang dao động như
Năng lượng tối là gì?
10/01/2018
Trong phần này, đầu óc của bạn bùng nổ bởi vũ trụ đang dãn nở của chúng ta Có lẽ bạn đang choáng váng trước thực tế
Hiệu ứng Hall lượng tử 4D trong phòng thí nghiệm
10/01/2018
Tính chất của một vật liệu 4D giả thuyết đã được mô phỏng trong các thí nghiệm của hai đội vật lí quốc tế. Một đội
Nước chậm đông có thể tồn tại ở hai pha lỏng
07/01/2018
Nước có thể tồn tại ở hai pha lỏng với khối lượng riêng khác nhau. Đó là kết luận của các nhà nghiên cứu ở Thụy
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com