Çin’de Karanlık Maddeyi İncelemek İçin Dünyanın En Derin Laboratuvarı İnşa Edildi

Çin'de Karanlık Maddeyi İncelemek İçin Dünyanın En Derin Laboratuvarı İnşa Edildi

Çin’de Karanlık Maddeyi İncelemek İçin Dünyanın En Derin Laboratuvarı İnşa Edildi

Çin’in güneybatısındaki Jinping Dağları’nın 2.400 metre derinliğinde dünyanın en derin ve en büyük yeraltı laboratuvarı çalışmaya başladı.

Bu geniş alan, evrendeki maddenin yüzde 80’inden fazlasını oluşturduğuna inanılan, ancak şimdiye kadar bulunması zor olan varsayımsal bir madde olan karanlık maddeyi arayan bilim insanlarının çalışma yeri olacak.



Madde temalı araştırmalar kendi başlarına ve giderek daha hassas aletler geliştirdikleri için önemlidir. Ve bu aletler nötrino araştırmaları gibi diğer deneylerde de kullanılabilir.

Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı (CJPL) 2010 yılında açıldı. Amacı nötrinoları aramaktı. Ancak inşaat devam etti. Aralık 2023’te, 330.000 metreküplük bir dağ altı alanında karanlık madde aramak için bir tesis başlatıldı.

Dağın altındaki alanın hacmi, CJPL’nin faaliyete geçmesinden önce yeraltı laboratuvarları arasında hem derinlik hem de hacim rekorunu elinde bulunduran İtalya’nın L’Acquila kentindeki Gran Sasso Ulusal Laboratuvarını geride bırakıyor.

Ekstra alan, Parçacık ve Astrofiziksel Ksenon Deneyi (PandaX) ve Çin Karanlık Madde Deneyi’nin (CDEX) yükseltilmesine olanak sağladı. Illinois’deki Chicago Üniversitesi’nde fizikçi olan Juan Kollar, “Bunu sadece on yıl içinde yapabilmiş olmaları inanılmaz” diyor.

Karanlık madde arayışında

Трехмерная карта распределения темной материи во Вселенной, построенная с помощью метода слабого гравитационного линзирования в рамках проекта COSMOS

Karanlık madde bilimsel bir gizem olmaya devam ediyor. Fizikçiler, görünür maddenin yarattığı yerçekiminin, hızlı hareket eden galaksilerin birbirinden ayrılmasını engelleyemeyecek kadar zayıf olduğunu hesapladılar.

Bunun üzerine evreni bir arada tutan görünmez “tutkal” olarak karanlık madde teorisini ortaya attılar.

Karanlık maddenin her yerde olması gerekse de, sıradan maddeyle neredeyse hiç etkileşimi olmadığı için doğrudan gözlemlenmesi zordur: ışık yaymaz, yansıtmaz veya emmez.

Şimdiye kadar, karanlık maddenin olası tespitine ilişkin tüm raporlara, deneylerin yabancı sinyaller tarafından bozulmuş olabileceğine dair spekülasyonlar eşlik etmiştir. Bu tür sinyalleri güvenilir bir şekilde dışlamak için Jinping bir yeraltı laboratuarı inşa etti.

Tayvan’ın Nangang kentindeki Academia Sinica’da fizikçi olan ve yeraltı laboratuvarında CDEX üzerinde çalışan Henry Tsz-King Wong, karanlık maddeyi ilk keşfedenleri bilimsel zaferin beklediğini ve devam eden bu araştırmanın parçacık fiziğindeki en büyük çabalardan biri olduğunu söylüyor.

Dağın altındaki ışık

Karanlık maddeyi aramak için en iyi yer yeraltıdır; çünkü kaya katmanları dedektörleri kozmik ışınlar gibi arka plan “gürültülerinden” korur – uzaydan Dünya’ya düşen ve potansiyel karanlık madde sinyallerini boğabilecek yüksek enerjili parçacıklar.

Bologna’daki Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü’nde fizikçi olan Marco Selvi, Dünya yüzeyinde karanlık maddeyi tespit etmeye çalışmanın “herkesin çığlık attığı bir stadyumda bir bebeğin ince sesini duymaya çalışmak gibi” olduğunu söylüyor.

CJPL’nin yeraltındaki dedektörleri Dünya yüzeyinin yüzde 0.000001’i kadar kozmik ışınlara maruz kalmaktadır ve bu da onu dünyanın en korunaklı yeraltı laboratuvarlarından biri haline getirmektedir.

Duvarları kauçuk, beton ve diğer malzemelerin karışımından oluşan 10 santimetre kalınlığında bir koruyucu kalkanla kaplıdır ve bu kalkan çevredeki kayalardan sızarak karanlık maddeyi tespit etmek için yapılan deneylere müdahale edebilen suyu ve radyoaktif gaz radonu engeller.

CJPL inşa edilirken, PandaX deney ekibi dedektörünü 120 kilogram sıvı ksenondan 4 tona yükseltti. Potansiyel bir karanlık madde parçacığı bir ksenon atomuyla çarpıştığında, enerjisinin fotosensörler tarafından tespit edilebilecek ışık parıltılarına dönüştürülmesi gerekir.

Çin’deki Şanghay Jiao Tong Üniversitesi’nde fizikçi olan ekip üyesi Ning Zhao, PandaX-4T dedektörünün rastgele parçacıklardan daha fazla korunmak için 900 metreküplük bir su tankının içine yerleştirildiğini söylüyor.

“Daha yüksek hassasiyetle dedektörle deneyler yapabilir ve farklı etkileşim türlerini test edebiliriz” diyor. Zhao, ekibin nihai hedefinin, 40 ton hedefleyen Avrupa’nın DARWIN Deneyi ile rekabet edebilecek 40-50 tonluk bir ksenon dedektörü inşa etmek olduğunu söylüyor.

CDEX deney ekibi farklı bir yol izledi. Pekin’deki Tsinghua Üniversitesi’nde fizikçi olan CDEX ekibi üyesi Qian Yue, bilim insanlarının ksenon deneylerinde arananlardan bile daha düşük kütleli potansiyel karanlık madde parçacıklarını hedefleyen bir germanyum dedektörü yerleştirdiklerini söylüyor.

CDEX dedektörünün kapasitesi bir kilogramdan 10 kilogram germanyuma yükseltildi ve bir ton içeren bir dedektör dizisi oluşturulması planlanıyor.

Eğer bir karanlık madde parçacığı bu detektöre çarparsa, etkileşim elektrik sinyallerine dönüştürülen yüklerle sonuçlanmalıdır.

Yue, farklı ülkelerden araştırmacıları CDEX’e katılmaya davet etmeyi umuyor. Hindistan ve Türkiye’den bilim insanları halihazırda deneye dahil olmuş durumda.

Şimdiye kadar, karanlık maddeyi aramak için kurulan farklı laboratuvarlar, onun parçacıklarını değil, birbirlerinin hatalarını “yakalamayı” öğrendi.

PandaX ekibi, 2020 yılında LNGS XENON tarafından tespit edilen şaşırtıcı sinyalin karanlık maddeden değil arka plan gürültüsünden kaynaklandığını gösteren LNGS XENON deneyinin sonuçlarını 2022 yılında doğrulamayı başardı. Ne yazık ki karanlık madde değildi ama arayış devam ediyor.

Derleyen: Feyza ÇETİNKOL

Kaynak: Çin’de Karanlık Maddeyi İncelemek İçin Dünyanın En Derin Laboratuvarı İnşa Edildi

Dünyanın Şimdiye Kadar Atılmış En Küçük, En Sıkı Düğümü Sadece 54 Atom Uzunluğunda

Bir yanıt yazın

Bu site, istenmeyenleri azaltmak için Akismet kullanıyor. Yorum verilerinizin nasıl işlendiği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Çok Okunan Yazılar