ABD’deki Minnesota Üniversitesi Bilim ve Mühendislik Fakültesi araştırmacılarının öncülük ettiği SuperCDMS deneyi, yerin kilometrelerce altındaki SNOLAB tesisinde önemli bir kilometre taşına ulaştı. Araştırma ekibi, sistemin çalışması için gerekli olan aşırı düşük sıcaklığa başarıyla indiğini duyurdu.
Deney düzeneği, mutlak sıfırın yalnızca binde biri kadar üzerinde, yaklaşık -273,15°C’de çalışacak. Bu sıcaklık seviyesi, atomik hareketin neredeyse tamamen durduğu bir nokta olarak biliniyor ve son derece zayıf sinyallerin ölçülmesine imkân tanıyor.
Karanlık madde kavramı, 1970’lerde astronom Vera Rubin tarafından ortaya atıldı. Günümüzde kabul gören modele göre bu madde, evrendeki toplam kütlenin yaklaşık yüzde 85’ini oluşturuyor. Ancak bugüne kadar doğrudan gözlemlenebilmiş değil.
SuperCDMS, Dünya’dan sürekli geçtiği varsayılan karanlık madde parçacıklarını tespit etmeyi hedefliyor. Deney düzeneği, yaklaşık dört metre yüksekliğinde ve dört metre çapında silindirik bir yapıdan oluşuyor. İçerideki dedektörler, kozmik ışınların oluşturduğu nötron ve gama radyasyonuna karşı ultra saf kurşun katmanlarıyla korunuyor.
Araştırma ekibi ayrıca, dedektörlerin çevresindeki doğal radyoaktiviteyi en aza indiren “düşük arka plan” kalkanı geliştirdi. Toplanan verilerde olası sinyalleri ayıklamak için makine öğrenmesi algoritmaları da kullanılacak.
Deneyin sözcüsü Priscilla Cushman, ulaşılan sıcaklığın yıllardır süren çalışmaların önemli bir sonucu olduğunu belirtti. Cushman, bu aşamayla birlikte özellikle daha hafif karanlık madde parçacıklarının aranabileceği yeni bir parametre alanına girildiğini ifade etti.
Bir sonraki aşamada araştırmacılar, dedektörleri devreye alarak kalibrasyon ve optimizasyon sürecine başlayacak. Bu sürecin birkaç ay sürmesi bekleniyor.
Deneyin tam kapasiteyle çalışmaya başlamasıyla birlikte yalnızca karanlık madde değil, nadir izotoplar ve yeni parçacık etkileşimleri üzerine de veri elde edilmesi planlanıyor. SuperCDMS’in ulaştığı bu aşama, modern fiziğin en temel sorularından birine yanıt bulma yolunda kritik bir adım olarak değerlendiriliyor.
Çalışma neyi hedefliyor?
Super Cryogenic Dark Matter Search, doğrudan karanlık madde tespiti yapmayı amaçlayan deneyler arasında yer alıyor. Temel hedef, galaksilerin hareketini açıklamak için varlığı öngörülen ancak bugüne kadar gözlemlenemeyen parçacıkların, maddeyle çok nadir gerçekleşen etkileşimlerini ölçmek.
Deney, özellikle “soğuk karanlık madde” (Cold Dark Matter) modeline odaklanıyor. Bu modele göre karanlık madde, ışıkla etkileşmeyen ve yalnızca kütleçekim üzerinden etkisini gösteren ağır parçacıklardan oluşuyor. SuperCDMS, bu parçacıkların dedektör içindeki atomlarla çarpışması sonucu ortaya çıkan son derece küçük enerji izlerini tespit etmeye çalışıyor.
Yeraltında kurulmasının nedeni ise arka plan gürültüsünü azaltmak. Yüzeydeki kozmik ışınlar ve radyasyon, bu tür zayıf sinyalleri kolayca maskeleyebiliyor. SNOLAB gibi derin laboratuvarlar, bu etkileri minimuma indirerek ölçüm hassasiyetini artırıyor.
Eğer deney başarılı olursa, karanlık maddenin doğası hakkında ilk doğrudan kanıt elde edilebilir. Bu da modern fizik ve kozmoloji açısından, evrenin yapısını anlamada temel bir kırılma noktası anlamına geliyor.
Kaynak: Gazete Oksijen
