XENON İşbirliği’nden bilim insanları, İtalya’daki INFN Gran Sasso Laboratuvarı’nda konuşlu XENONnT dedektörüyle karanlık madde arayışını sürdürüyor. Aşırı hassasiyete rağmen doğal radyoaktivitenin ürettiği arka plan olayları, zayıf sinyalleri maskeleyebiliyordu. Ekip, en sorunlu kirleticilerden radonu hedef alarak dedektördeki radon kaynaklı radyoaktiviteyi, insan vücudunun çok düşük doğal radyoaktivitesinden bir milyar kat daha düşük bir seviyeye indirmeyi başardı.
SIVI KSENON SAFLIĞI
XENONnT, varsayımsal karanlık madde parçacıklarının sıvı ksenon (soy gaz) atomlarıyla nadir etkileşimlerini ölçüyor. Yaklaşık 8,5 ton aktif hedef kütlesiyle çalışan sistem, eksi 95 °C civarında ve ultra-radyo-saf malzemelerle inşa edildi. Yine de çözünmüş radon ve bozunma ürünlerinin izleri, aranan sinyallere benzeyen ışık parlamaları üretebiliyordu. Radon, Güneş Sistemi’nin oluşumundan kalma uzun ömürlü izotopların bozunum ürünü olduğu için neredeyse tüm malzemelerde bulunuyor ve doğal radyasyonun önemli bir payını oluşturuyor.
KRIYOJENİK DAMITMA SİSTEMİ
Arka planı daha da düşürmek için ekip, ksenonu sürekli saflaştıran kriyojenik damıtma sistemini devreye aldı. Özellikle radonu hedefleyen bu işlem, ksenon içindeki radon konsantrasyonunu 4 kat azaltarak sıvı ksenon tonu başına 430 radon atomuna düşürdü. Bu ölçüm, Heidelberg’deki Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü’ndeki XENONnT grubu tarafından doğrulandı. Teknolojinin temel mimarisi, Münster Üniversitesi’nden Prof. Christian Weinheimer liderliğindeki ekipçe geliştirildi ve bulgular Physical Review X’te yayımlandı.
NÖTRİNOLAR SON SINIR
Radonun bu ölçüde azaltılmasıyla, arka plan artık güneş nötrinolarının neden olduğu ve hiçbir şekilde engellenemeyen nadir olay sıklığına indi. Böylece XENONnT, neredeyse “radyoaktif sessizlikte” ölçüm yapabilir hâle gelerek karanlık madde sinyallerine duyarlılığı daha da yükseltti.
XLZD İÇİN ZEMİN
XENON ekibi, bu metodun planlanan XLZD (sıvı ksenon gözlemevi) gibi on kat daha büyük ve daha hassas dedektörlerin önünü açtığını vurguluyor. Ölçek büyürken radonun bastırılması, arka plan sınırını nötrinoların belirlediği rejimde kalmayı mümkün kılarak, karanlık maddenin doğasına dair ipuçlarını yakalama şansını artıracak.
