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2025-10-08 05:12:00
イロストラシ（scitechdaily）
サウスダコタの土壌の奥深くで、科学者は宇宙の最大の謎の1つに近づいています。の本当の本質 暗黒物質 または 暗黒物質。世界で最も敏感な検出器、実験 lux-zeplin （LZ）ほとんどの宇宙を構成すると考えられている目に見えない粒子の検索に新しいレコードを設定します。
暗黒物質を明らかにします
宇宙の大部分を構成する目に見えない物質である暗黒物質の謎は、現代の物理学にとって大きな挑戦のままです。世界で最も敏感な暗黒物質検出器であるLux-Zeplin（LZ）実験は、その検索を主要な理論的候補である弱く相互作用する大規模な粒子（ウィンプ）。
「私たちは新しい粒子を発見したいと考えていますが、粒子物理学にとって等しく重要なのは、実際に暗黒物質が何であるかの境界を決定できることです」とUCサンタバーバラの物理学者ヒューリッピンコットは述べています。
暗黒物質の存在は長い間疑われてきました。銀河の構造を形成および維持する上で重要な役割にもかかわらず、この物質はまだ直接検出されていません。
マイルアンダーグラウンド：狩りのウッチ
Lux-Zeplin実験は、バックグラウンド放射線から保護された暗黒物質相互作用の痕跡を検索するために、サウスダコタ州サンフォード地下鉄研究施設（SURF）で約1マイルの地下で動作します。最新の分析では、信号が以前よりも弱くなるようにトレートし、Wimps粒子の可能性のある性質を狭めます。
研究者は、220日間の新しい日（2023年3月から2024年4月）と初期段階から60日で構成される280日間のデータを分析しました。実験が2028年に終了するまで、合計データは1、000日に達すると推定されます。
LZの中心には、10トンのウルトラピアリキッドキセノンを含む2つのチタン容器があり、キセノン原子核との弱虫を示す小さな光の閃光をキャプチャする静かな環境を作り出します。検出器の外層である外層である外側検出器（OD）には、元の信号をバックグラウンドノイズと区別するのに役立つガドリニウムシンチレーター液が含まれています。
宇宙からのシールド：気晴らしを減らす
LZの感度は、背景を減らす方法、暗黒物質の相互作用をマスクできる偽のシグナルから得られます。
深い地下に位置するこれらの検出器は、宇宙線から保護されています。周囲の材料からの自然放射を最小限に抑えるために、LZは非常に低い放射線レベルの数千の成分から構築されています。設計はタマネギのように層状になっており、各層は外部放射または追跡粒子をブロックして偽信号を排除します。高度なデータ分析は、非暗黒物質の相互作用を排除するのにも役立ちます。
中性子：検出が難しい詐欺師
中性子、水素を除くすべての原子に見られる亜原子粒子は、WIMPシグナルの検索における主要な破壊者の1つです。ネルソンとUCSBチームは、チームが中性子を真の弱虫粒子と区別できるようにする重要なコンポーネントである外側検出器の設計を率いています。
「中性子について扱いにくいのは、彼らがキセノン核と相互作用し、Wimpsに期待されるまったく同じ信号を生成することです」とTrask氏は言います。
「ODは中性子の検出において非常に信頼性が高く、実際に応答を提供しないことでWIMP検出を確認しました。」言い換えれば、ODにパルスが存在すると、完璧に見える候補のWIMP信号がキャンセルされます。
ラドンやその他の暗い物質の模倣
ラドンはまた、科学者が警戒すべきである「模倣」の「模倣」でもあります。 「ラドンは一連の特定の崩壊プロセスを受けますが、そのいくつかはウミプスと混同される可能性があります」とバーゲマンは説明します。
「この段階で私たちができることの1つは、それらを識別し、ウミスとの混乱を防ぐために、検出器での一連のラドン減衰全体を観察することでした。」
「データの偽装」：人間の偏見の防止
結果の客観性を維持し、無意識のバイアスを避けるために、LZチームは塩分と呼ばれる手法を適用し、コレクション中にデータに偽のウィンプ信号を追加しました。このようにして、元のデータは最終的な非脱銀段階までマスクされ、分析が知覚の影響なしに盲目的に実行されるようにします。
「私たちは、捜索の境界を、以前に暗黒物質の検索で人間が探求したことのない領域に押し上げています」とHaselschwardtは言いました。
「データにパターンを見るという自然な人間の傾向があるため、バイアスが忍び寄らないようにすることが重要です。何かを見つけたら、それが正しいことを確認したいのです。」
可能性の狭窄：新しい発見に向けて
これらの最新の結果は、Wimpsが実際に何であるかの可能性をさらに狭め、世界中の科学者が検索を集中させ、宇宙の誤ったモデルを除外するのに役立ちます。
「私たちの実験は、太陽からのニュートリノ、キセノン同位体の崩壊、その他の種類の暗黒物質など、物理学のさまざまな分野からのまれなイベントにも敏感です」とチャミ・アマラシンゲは言いました。 「これらの強力な結果で、私は検索を拡大することに興奮しています。」
物理学者のハリー・ネルソンは、UCSBには1988年にさかのぼる暗黒物質研究の長い歴史があると付け加え、デビッド・コールドウェル、マイケル・ウィセレル、デビッド・ヘイルなどの前任者に現代の検出技術を開拓したと付け加えました。 「UCSBは、アカデミックおよびプライベートサポートを通じて、LZプロジェクトに大きく貢献しています」と彼は言いました。
グローバルなコラボレーションとLZの未来
LZ実験 これは、米国、イギリス、ポルトガル、スイス、韓国、オーストラリアの38の機関から約250人の科学者間の協力の結果です。アセンブリ、操作、および分析作業のほとんどは、若い研究者によって行われました。
このコラボレーションは、より軽量の暗黒物質を検索するための新しい方法で、次のデータセットを分析する準備をしています。また、XLZDと呼ばれる次世代検出器を設計しながら、LZ機能を増加させる可能性をレビューしました。
LZ Didukung Oleh米国エネルギー省、科学局、Dan National Energy Research Scientific Computing Center。 Dukungan Tambahan Datang Dari Science＆Technology Farsions Council（UK）、ポルトガル科学技術財団、スイス国立科学財団、ダン基礎科学研究所（韓国）。
38を超える高等教育および研究機関がこのプロジェクトに貢献しましたが、サンフォードアンダーグラウンドリサーチファシリティは、すべてのLZおよびUCSBチームの活動をサポートする重要なパートナーでした。 （scitechdaily/z-2）
#luxzeplin実験は暗黒物質の検索における最近の進歩を明らかにしています