Uma equipe de pesquisa da Escola de Minas e Tecnologia de Dakota do Sul construiu um purificador de ar que reduziu o rádon no ar para cerca de 50 vezes mais baixo que o ar externo comum. A equipe está ajudando a garantir o sucesso de um dos experimentos de matéria escura mais sensíveis do mundo – o LZ.
A matéria escura nunca foi diretamente observada. Acredita-se, porém, que represente 85% de toda a matéria do universo. O mistério da matéria escura é considerado uma das questões mais prementes da física de partículas.
O experimento LZ é realizado no subsolo, onde será protegido contra partículas de alta energia, chamadas radiação cósmica, que podem criar sinais indesejados de fundo. Mas os ambientes subterrâneos apresentam outros desafios. Eles são geralmente mais altos em rádon, o que também pode impedir experimentos sensíveis.
“Normalmente, a concentração de radônio no subsolo é bastante alta, mas o equipamento instalado no SURF reduz o fundo do radônio em um fator de mil”, diz Richard Schnee, Ph.D., chefe do departamento de física da South Dakota Mines. “As partículas radioativas são um problema real para esses detectores super sensíveis de matéria escura”.
Mesmo quantidades minúsculas de rádon podem contaminar e desperdiçar o experimento. “Sem isso, a comunidade científica não tem motivos para confiar em nossos resultados”, diz Eric Morrison, Ph.D. estudante de pós-graduação da South Dakota Mines que está trabalhando no projeto.
Embora o gás rádon no ar no SURF possa ser suficiente para interromper um experimento sensível, não é o suficiente para ser perigoso para os seres humanos que trabalham no subsolo. Outros sistemas de tratamento de ar da SURF mantêm o ar no restante do laboratório subterrâneo em níveis seguros.
A equipe de Schnee também verificou muitos dos componentes usados ??para criar LZ para radiação de fundo enquanto o detector LZ estava sendo montado. Essa compreensão do nível total de radiação de fundo no próprio equipamento ajuda os pesquisadores a prever o número de eventos positivos falsos que se parecem com interações com a matéria escura. O LZ mudou-se recentemente para o subsolo na SURF e deve iniciar a busca por matéria escura no próximo ano. As Minas de Dakota do Sul é uma das 37 instituições em todo o mundo trabalhando na LZ.
A equipe de minas de Dakota do Sul também projetou e instalou um sistema de redução de radônio para o experimento SuperCDMS SNOLAB. Este experimento está em busca de suspeitas de partículas de matéria escura ao lado de LZ. O SuperCDMS SNOLAB será montado e operado no laboratório canadense SNOLAB, localizado a 1.800 pés subterrâneos dentro de uma mina de níquel perto da cidade de Sudbury, Ontário. É o laboratório subterrâneo mais profundo da América do Norte. A SD Mines é uma das 26 instituições em todo o mundo que trabalham no SuperCDMS SNOLAB.
Esses dois experimentos, SuperCDMS SNOLAB e LZ, são novas ferramentas poderosas que tentarão solucionar um dos maiores mistérios da física moderna – a matéria escura.
Publicado em 08/01/2020
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