Srdce experimentu LUX-ZEPLIN. Nádrž na 7 tun xenonu. Kredit: Matthew Kapust.

I v horkém létě 2022 je temná hmota stále jen přízrakem. Stále se domníváme, že ve vesmíru je spousta hmoty, kterou nevidíme. A stále netušíme, co je zač. Do lovu na temnou hmotu vstoupil doposud nejcitlivější detektor WIMPů (Weakly interacting massive particles), čili částic temné hmoty, pokud by byla temná hmota tvořena velmi hmotnými a přitom jen velmi slabě interagujícími částicemi. Což samozřejmě nevíme.

Vnější detektory experimentu LUX-ZEPLIN, které hlídají částice běžné hmoty. Kredit: Matthew Kapust.

Experiment s honosně znějícím názvem LUX-ZEPLIN je pokračovatelem předcházejících experimentů stejného typu, které se jmenovaly LUX a ZEPLIN. A byly neúspěšné, řečeno bez obalu. Nový experiment je ale přinejmenším 50krát citlivější na případné signály přítomnosti částic temné hmoty než jeho předchůdci.

Pokud WIMPy existují, proplouvají vesmírem jako žiletky máslem. Projdou planetou jako nic. S částicemi běžné hmoty se zapletou jedině díky gravitaci a slabé fyzikální síle. Když k tomu ale ve vzácném případě dojde, WIMP se srazí s jádrem běžné hmoty a vznikne signál, který je možné s vhodným vybavením detekovat.

Logo experimentu LZ. Kredit: Imperial College London.

Experiment LUX-ZEPLIN to umí. Oproti experimentům LUX a ZEPLIN má podstatně větší nádrž na ultračistý kapalný xenon, který by měl být výborný na detekci WIMPů. Pojme ho asi 7 tun, což výrazně zvyšuje citlivost detektoru. LUX-ZEPLIN je umístěný asi 1,5 kilometru, v podzemí amerického výzkumného zařízení Sanford Underground Research Facility v Jižní Dakotě.

Samotný detektor je ještě obklopený množstvím vody. Takto chráněný je kvůli tomu, aby ho co nejméně zasahovaly částice běžné hmoty, které mohou vyvolat falešně pozitivní signály, jako jsou například neutrony. Falešné signály odhalují i detektory rozmístěné kolem samotného detektoru LUX-ZEPLIN. Jejich úkolem je upozornit na průlet částice „normální“ hmoty, aby vědci nejásali předčasně.

LUX-ZEPLIN má za sebou zkušební provoz, během něhož pracovat 60 dní, počínaje prosincem 2021. Nenašel nic. Experti se utěšují tím, že je to teprve začátek. Experiment má před sebou asi tisíc dní sběru dat, pokud nedojde k něčemu nečekanému. Uvidíme, jak si povede.

Video: Dark Matter Hunt with LUX-ZEPLIN (LZ)

Video: LUX-ZEPLIN inner detector transported nearly a mile underground

Literatura

New Atlas 12. 7. 2022.