CDMS nan Syracuse University

Source: http://cdms.syr.edu/cdms.html

Gwoup la CDMS nan Syracuse University ap travay sou kriyojenik eksperyans lan nwa Search Matter, ki gen kòm objektif prensipal li yo deteksyon an nan fòm nan ki pa-baryonik matyè yo, sa yo rele pwoblèmnan fè nwa, lè l sèvi avèk avanse detektè kriyojeni.

Nwa Matter

Matyè nwa se yon sijè trè mistik. Lè obsève galaksi ak lòt seksyon nan linivè a, sèten fenomèn, tankou lantiy gravitasyonèl ak velosite yo wotasyon nan galaksi, rive ki kontredi nosyon prejije nou yo ke gravite egziste sèlman kote ki gen mas ki nou ka wè. Yo eksplike sa yo evènman, dwe gen yon lòt bagay bay gwo efè yo gravitasyonèl nou obsève.

Men, sa ki gen pwoblèm fè nwa? Li se sètènman pa tankou anyen nou gen anpil abitye avèk yo. Premye a tout moun, li se ki pa-baryonik. Tout moun nan nou, ak prèske nan tout sa nou rankontre nan jou-a-jou lavi nou, te fè nan matyè baryonik. Se pa kòm si nou pa janm rankontre pwoblèm ki pa-baryonik anvan, jan nou te kreye patikil ki pa-baryonik nan kolizyoneur patikil. Men, Okenn nan sa yo gen pwopriyete yo dwa yo dwe fè nwa matyè. Prèv la astrofizisyen ak kosmolojik ki pa baryonik matyè nwa Se poutèt sa se prèv - nan reyalite pi bon prèv ki eksperimantal - modèl ki nan estanda nan fizik patikil se enkonplè; kèk jusqu patikil pa obsève dwe egziste ki pa-baryonik.

Ap fè nwa matyè kwè pa kosmolojist ak astrofizisyen nan kont pou mas ki manke a nan linivè la. Li kontribye sou 80% nan mas a total ak sou 20% nan dansite an enèji total de linivè a, kite kèk kantite lajan pou bagay regilye. Pwoblèm nan ak matyè nwa, sepandan, se ke li se egzakteman jan non li dekri; nwa.Depi li pa opere sou espèk elektwomayetik la (sètadi, li pwodwi pa gen limyè vizib, radyografi, radyasyon iltravyolèt, elatriye), nou pa ka wè li. Jan sa yo, nou dwe elabore lòt fason nou ka detekte sa a etranj matyè nouvo.

Matyè konpoze vizib sèlman yon fraksyon ti univèr total ki mass-enèji

Detekte WIMPs

Te eksperyans lan CDMS lide fè sèlman sa. Gen de kalite nan patikil ki ka kandida pou zafè nwa ki ta fè fizik patikil plis konplè. CDMS gen pou objaktif pou detekte youn nan sa yo, ki rele fèbleman Kominikasyon Patikil masif (WIMPs). WIMPs se yon kategori jenerik nan patikil ki ka gen ladan patikil supèrsimetrik, patikil nan dimansyon siplemantè, oswa lòt posiblite ki teorisyen rèv yo. Akòz gwo mas li yo, patikil la movyèt gen yon sous trè fò nan gravite a, ki se ki jan nou kapab wè efè li lè nou pa ka wè li dirèkteman.

Detekte WIMPs dirèkteman se pi plis difisil Lè sa a, obsève efè li yo. WIMPs gen yon koup transvèsal piti anpil epi yo kominike trè chetif ak matyè nòmal, pou yo idantifye sa yo entèraksyon raman nou bezwen detektè trè sansib. Detektè yo pou CDMS, sou gwosè a nan yon rondèl Hockey, se kristal semi-conducteurs nan jeranyom oswa Silisyòm ak mens-fim supèrkonduktin tranzisyon-kwen detèktè, refwadi desann nan kat santèn nan yon degre pi wo pase zewo absoli. Sa yo detektè yo sansib nan entèraksyon patikil endividyèl. Pandan ke sa a sansiblite se absoliman esansyèl nan deteksyon yo nan WIMPs, li se tou sansib nan nimewo a inonbrabl nan entèraksyon lòt ki ka pran plas nan detektè a, fè li pi difisil yo fè distenksyon ant sa ki nou pran swen sou yo.

Yon detektè yo itilize nan CDMS

Pou w sa elimine kòm entèraksyon background anpil ke posib, eksperyans lan CDMS ap pran plas fon anba tè nan min lan soudain nan Minnesota. Kouch nan epè sou latè pi wo a laboratwa a anpeche anpil patikil lòt tankou muon oswa moun nan reyon soti nan Cosmic rive detektè a. Adrès sa a espesyalman enpòtan nan redwi kantite a nan netwon ki fè li nan detektè a, menm jan yo pwodui entè-aksyon ki sanble ak moun nan WIMPs. Materyèl yo itilize nan min la se ekran, sa vle di yo te ba-radyoaktivite konsa tankou yo pa fin pouri detektè yo.

Kouch nan epè sou latè pi wo pase m 'lan sispann patikil anpil soti nan rive nan etablisman an

Elimine bwi Istorik

Youn nan kòz sa a bri background ki pi enpòtan se gaz radon. Alpha ak emisyon beta nan entèraksyon patikil gaz radon kòz nan detektè yo ki fè l pi difisil yo wè potansyèl movyèt entèraksyon. Malerezman, gaz radon se tout bò kote nou. Pou w sa elimine sa a bri background isit la nan SU, yon ultra-ba gaz radon pwòp chanm yo te bati.

Ay, sa prevansyon pa kapab filtre deyò tout background bri an. Se konsa, dwe gen yon lòt metòd diferansye movyèt entèraksyon nan entèraksyon ak lòt. Lè yon patikil antre nan detektè a, li mezire yonizasyon la ak fonon yo ki te pwodwi pa entè-aksyon yo patikil tap rantre. Isit la se kote WIMPs separe tèt yo nan patikil ak lòt. Foton ak elektwon, gen yon mas ba yo, yo gen tandans pwodui rkul elèktron. Yo deplase byen vit, pou yo yonize anpil avèk efikasite epi pwodui fonon vit. WIMPs ak netwon yo gen plis masiv ak yo enkline yo pwodwi rkul nwayo. Sa a mas pi wo ki lakòz yo pou avanse pou pi pi dousman, epi konsa yo yonize mwens avèk efikasite epi pwodui pi dousman fonon. Lè l sèvi avèk enfòmasyon sa a, evènman background ki se rezilta nan foton, elektwon, ak menm matyè nòmal ka fè diskriminasyon, ak chans yo nan temwen yon movyèt ogmantasyon entèraksyon.

Yon koub kreye fè diskriminasyon background nan movyèt-renmen entè-aksyon

Detektè sa yo bay bon jan kalite ki pi wo a ak kantite enfòmasyon nan nenpòt ki eksperyans movyèt-rechèch, ki kapab lakòz yon potansyèl la dekouvèt pi bon nan nenpòt rechèch dirèk matyè nwa, epi yo te deja sede ki pi sansib nan mond lan pibliye limit sou movyèt-nukleon kwa seksyon an.

Search a kontinye

CDMS kounye a te wè okenn prèv nan WIMPs. Kòm nou analize done yo genyen kounye a, sepandan, nou deja ap travay sou kreyasyon detektè ak plizyè fwa sansiblite nan detektè aktyèl la pou SuperCDMS.Kòm teknoloji a vin menm pi avanse, nou ap apwoche sansiblite a teyorik nan nou ki ta dwe kòmanse detekte WIMPs. Dekouvèt li ta gen gwo enpak sou yon varyete nan jaden, tankou fizik patikil, kosmolojik, ak Astwofizik.

Rechèch la pou zafè nwa se kounye a kontini nan tout mond lan. Gwoup la CDMS nan Syracuse se youn nan 14 inivèsite yo travay ansanm an kolaborasyon an pou rechèch la nan WIMPs. Gen opòtinite imedya pou travay sou operasyon, analiz, ak simulasyon nan eksperyans aktyèl la CDMS kòm byen ke karakterizasyon nan desen detektè nouvo pou SuperCDMS, ki gen premye faz ap finanse.

Nan Syracuse University

Pwofesè Richard chni se Koòdonatè nan syans pou SuperCDMS, e li gen enterè patikilye nan dirije travay ki vize a lè l sèvi avèk teknik analiz roman bay menm pi bon diskriminasyon kont orijin aktyèl movyèt.Gwoup sa a ta ka tou renmen elèv yo konsantre nan pati sou konstriksyon devlopman, ak komisyonin nanBetaCage a, yon pwojè ki finanse deja li se ko-dirijan bati detektè ki pi sansib nan mond lan nan kontaminasyon sifas radyo-aktif, ak aplikasyon pou ra-evènman rechèch tankou nwa matyè ak Neutrino fizik.

BetaCage a konsiste de yon blennde, chanm drift radiopure fèt yo pèmèt pi rejè nan orijin anbyen. Travay sou pwojè sa a pral bati ekspètiz sou ba-background teknik, fabwikasyon Materyèl, akizisyon done, Monte Carlo similasyon nan transpò patikil, ak analiz done. Travay sou pwototip la pou sa a detektè se kontini.