Tripulações trabalhando no maior experimento dos EUA projetado para detectar diretamente a matéria escura completaram um marco importante no mês passado, e agora estão voltando suas atenções para a inicialização depois de experimentar alguns atrasos devido às precauções globais de pandemia.

Funcionários do Departamento de Energia dos EUA em 21 de setembro assinaram formalmente a conclusão do projeto para LUX-ZEPLIN, ou LZ:um experimento ultrassensível que usará 10 toneladas métricas de xenônio líquido para caçar sinais de interações com partículas de matéria escura teorizadas chamadas WIMPs, ou partículas massivas de interação fraca. O marco de conclusão do projeto do DOE é chamado de Decisão Crítica 4, ou CD-4.

A matéria escura representa cerca de 85 por cento de toda a matéria do universo. Sabemos que está lá por causa de seus efeitos gravitacionais observados na matéria normal, mas ainda não sabemos o que é. LZ é projetado para detectar os dois flashes de luz que ocorrem se um WIMP interagir com o núcleo de um átomo de xenônio.

"Estamos concluindo o comissionamento do detector - a fase de teste - e analisaremos os dados LZ no próximo ano, "disse Simon Fiorucci, Gerente de operações LZ e físico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do DOE (Berkeley Lab), que é a instituição líder para a colaboração LZ.

LZ está instalado quase uma milha abaixo do solo no Sanford Underground Research Facility (Sanford Lab) em Lead, Dakota do Sul. Sua profundidade fornece proteção natural contra a chuva constante de raios cósmicos na superfície da Terra, que são uma fonte de "ruído" de partículas de fundo que podem abafar os sinais de interação WIMP que os cientistas estão procurando. O LZ também é construído a partir de componentes que foram selecionados individualmente e testados para apresentar baixa radiação de ocorrência natural, o que também pode complicar a pesquisa.

Mike Headley, diretor executivo do Sanford Lab, disse, "Toda a equipe do Sanford Lab parabeniza a colaboração LZ por alcançar este marco importante. A equipe LZ tem sido um parceiro maravilhoso e estamos orgulhosos de recebê-los no Sanford Lab. Estamos ansiosos para a coleta de dados do LZ no próximo ano."

A resposta à pandemia COVID-19 levou o Sanford Lab a reduzir suas operações apenas àquelas consideradas essenciais em 25 de março, e o site iniciou uma transição para o aumento das operações em 6 de maio. O Berkeley Lab e outras instituições da colaboração LZ também reduziram suas operações em resposta ao coronavírus. Sanford Lab, e trabalhadores do projeto LZ, tiveram a sorte de poder retomar o trabalho rapidamente, Fiorucci observou.

Ele observou que as atividades de purificação de xenônio no SLAC National Accelerator Laboratory foram temporariamente adiadas devido a reduções relacionadas ao COVID-19. O xenônio purificado no SLAC será enviado ao Sanford Lab e convertido em xenônio líquido para o experimento LZ.

"Fizemos progressos decentes, apesar de todas essas complicações, "disse ele." Conseguimos manter uma força de trabalho no Sanford Lab e no SLAC, e para manter as coisas funcionando a pelo menos 80% da velocidade. Em junho, estávamos de volta à velocidade nominal, e voltei a estar nesse modo desde então. "

Mesmo assim, Os riscos do COVID-19 persistem, e Fiorucci observou que os trabalhadores continuam a aderir aos protocolos de segurança para reduzir esses riscos. Durante esta fase de comissionamento, há cerca de 15-20 trabalhadores LZ divididos em dois turnos no Sanford Lab, Fiorucci disse, e ele espera que esse nível de pessoal se mantenha até o final deste ano.

Agora que o CD-4 foi alcançado, Fiorucci disse que é emocionante ter a linha de chegada à vista.

"Estamos recebendo muito menos engenharia - e muito mais ciência - na mistura, ", disse ele." É certamente emocionante e emocionante. "Ele observou que os membros da colaboração já estiveram nesta posição antes:o antecessor de LZ, o experimento LUX, também foi instalado e operado na mesma caverna de pesquisa subterrânea no Laboratório Sanford.

Mas desta vez é diferente.

"Certamente já fizemos isso antes, mas nunca nesta escala, "disse ele. LUX usou cerca de um terço de uma tonelada métrica de xenônio líquido, enquanto LZ terá 10 toneladas métricas de xenônio líquido e será cerca de 100 vezes mais sensível às interações de partículas de matéria escura.

"Estamos indo para o desconhecido agora."