זה לא פולט קרינה אלקטרומגנטית ואף אחד לא באמת יודע מה זה, אבל זה לא הפריע לצוות של חוקרים אירופיים לפתח מכשיר בו מדענים ישתמשו כדי לאתר ולקבוע את טיב החומר האפל שמרכיב 1 / 4 ממסת היקום שלנו.
החוקרים מאוניברסיטת סרגוסה (UNIZAR) והמכון d'Astrophysique Spatiale (IAS, בצרפת), הניחו הנחות ביחס לאופי החומר האפל על סמך מחקרים עיוניים, ופיתחו מכשירים שנקראו "בולומטר מרהיב" כדי לאתר את התוצאה של אינטראקציה של חומר אפל עם חומר בתוך הגלאי.
"אחד האתגרים הגדולים ביותר בפיזיקה כיום הוא לגלות את האופי האמיתי של חומר אפל, שלא ניתן לצפות ישירות - למרות שנראה שהוא מהווה רבע מחומר היקום. אז עלינו לנסות לאתר את זה באמצעות אבות-טיפוס כמו זה שפיתחנו ", אומר אדרידו גרסיה אבנצ'נס, חוקר מהמעבדה לפיזיקה גרעינית וחלקיקים אסטרואליים של UNIZAR.
García Abancéns הוא אחד המדענים שעובדים על פרויקט ROSEBUD (ראשי תיבות של Rare Objects SEarch עם Bolometers UndergrounD), יוזמה שיתופית בינלאומית בין המכון לאסטרופיסיקה ספטיאלה (CNRS-University of Paris-South, בצרפת) לבין האוניברסיטה של סראגוסה, המתמקדת בציד אחר חומר אפל בדרך החלב.
המדענים עבדו בעשור האחרון במשימה זו במעבדה התת-קרקעית קאנפרנק, בהוסקה, שם פיתחו גלאים קריוגניים שונים (הפועלים בטמפרטורות הקרובות לאפס מוחלט: 273.15 מעלות צלזיוס). האחרון הוא "בולומטר מבעבע", מכשיר בגודל 46 גרם, שבמקרה זה מכיל "סינטילטור" גבישי, המורכב מביסמוט, נבט וחמצן (BGO: Bi4Ge3O12), המשמש כגלאי של חומר אפל.
באופן טבעי, כדי לבנות כל סוג של גלאי חומר אפל, החוקרים היו צריכים להניח כמה הנחות לגבי אופי החומר האפל עצמו. טכניקת הגילוי שפותחה על ידי החוקרים מבוססת על מספר מחקרים תיאורטיים המצביעים על חלקיקים המכונים WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) כמרכיב העיקרי של החומר האפל.
"טכניקת איתור זו מבוססת על מדידה בו זמנית של האור והחום המיוצרים על ידי האינטראקציה בין הגלאי לבין ה- WIMPs ההיפותטיים, אשר על פי מודלים תיאורטיים שונים מסבירים את קיומם של חומר אפל", מסבירה גרסיה אבנקנס.
החוקרת מסבירה שההבדל בצירור החלקיקים השונים מאפשר לשיטה זו להבדיל בין האותות שה- WIMPs היו מייצרים לבין אחרים המופקים על ידי אלמנטים שונים של קרינת רקע (כמו חלקיקי אלפא, בטא או גמא).
על מנת למדוד את כמות החום המעטה המופקת, יש לקרר את הגלאי לטמפרטורות הקרובות לאפס מוחלט, והותקן מתקן קריוגני, מחוזק בלבני עופרת ופוליאתילן, ומוגן מפני קרינה קוסמית כשהוא שוכן מתחת להר Tobazo. במעבדה המחתרתית קאנפרנק.
"הבולומטר הצורן החדש ביצע ביצועים מצוינים, והוכיח את יכולת היותו גלאי בניסויים לחיפוש אחר חומר אפל, וגם כספקטרומטר גמא (מכשיר המודד סוג זה של קרינה) כדי לפקח על קרינת רקע בניסויים אלה", אומר גרסיה Abancéns.
הבולומטר המרהיב נמצא כיום במרכז האוניברסיטאי אורסי בצרפת, שם הצוות פועל למטב את איסוף האור של המכשיר, ובביצוע ניסויים עם גבישי BGO אחרים.
מחקר זה, שפורסם לאחרונה בכתב העת Optical Materials, הוא חלק מפרויקט EURECA האירופי (European Underground Rare Event Calorimeter Array). יוזמה זו, בה לוקחים חלק 16 מוסדות אירופאים (כולל אוניברסיטת סרגוסה ו- IAS), מטרתה לבנות גלאי קריוגני בטון אחד ולהשתמש בו בעשור הבא כדי לחפש את החומר האפל של היקום.
מקור: FECYT (ספרד)
