Uma equipe de pesquisa da Escola de Minas e Tecnologia da Dakota do Sul construiu um purificador de ar que reduziu o radônio no ar para cerca de 50 vezes mais baixo do que o ar externo típico. A equipe está ajudando a garantir o sucesso de um dos experimentos de matéria escura mais sensíveis do mundo - LZ. A matéria escura nunca foi observada diretamente. Mas acredita-se que seja 85% de toda a matéria do universo. O mistério da matéria escura é considerado uma das questões mais urgentes na física de partículas. O experimento LZ é executado no subsolo, onde será protegido de partículas de alta energia, chamada radiação cósmica, que pode criar sinais de fundo indesejados. Mas os ambientes subterrâneos apresentam outros desafios. Eles são frequentemente mais elevados em radônio, o que também pode impedir experimentos sensíveis.

"Normalmente, a concentração de radônio no subsolo é bastante alta, mas o equipamento que foi instalado no SURF reduz o fundo de radônio por um fator de mil, "diz Richard Schnee, Ph.D., o chefe do departamento de física em South Dakota Mines. "Partículas radioativas são um problema real para esses detectores de matéria escura super sensíveis." Mesmo quantidades minúsculas de radônio podem contaminar e prejudicar o experimento. "Sem isso, a comunidade científica não tem motivos para confiar em nossos resultados, "diz Eric Morrison, um aluno de pós-graduação de Ph.D. em South Dakota Mines que está trabalhando no projeto.

Embora o gás radônio no ar no SURF possa ser o suficiente para interromper um experimento sensível, não é suficiente ser perigoso para os humanos que trabalham no subsolo. Outros sistemas de tratamento de ar no SURF mantêm o ar do resto do laboratório subterrâneo em níveis seguros.

A equipe de Schnee também verificou muitos dos componentes usados ​​para construir o LZ para a 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 falsos positivos que se parecem com interações de matéria escura. O LZ recentemente mudou-se para o subsolo na SURF e está definido para iniciar a caça à matéria escura no próximo ano. South Dakota Mines é uma das 37 instituições em todo o mundo que trabalham em LZ.

A equipe de Minas da Dakota do Sul também projetou e instalou um sistema de redução de radônio para o experimento SuperCDMS SNOLAB. Este experimento está na busca por partículas suspeitas de matéria escura ao lado de LZ. O SuperCDMS SNOLAB será montado e operado no laboratório canadense SNOLAB, localizado 6, 800 pés no subsolo dentro de uma mina de níquel perto da cidade de Sudbury, Ontário. É o laboratório subterrâneo mais profundo da América do Norte. 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 resolver um dos maiores mistérios da física moderna - a matéria escura.