Karanlık madde arayışı yeni bir döneme girdi: Dünyanın en yeni dedektörlerinden birinin bilimsel faaliyetlerine başlandı. Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) SNOLAB, Ontario’da bilimsel operasyonlarına başladı ve önümüzdeki yıllarda “hafif” karanlık maddenin doğrudan kanıtlarını ilk kez bulmayı umuyor.
SNOLAB, daha önceki tasarım ve planlama aşamalarının ardından 2018’den beri aktif olarak inşa ediliyor ve proje ekibinin dedektörleri resmen devreye alarak veri toplamaya başladığı “erken bilim” aşamasına ulaşıldı. Tesisin üç yıl boyunca çalışması planlanıyor, ancak operasyonlar yolunda giderse bu sürenin uzatılması da mümkün.
“İyi gitmek”, bu durumda doğrudan karanlık madde kanıtı bulmak anlamına geliyor. SuperCDMS, “hafif” karanlık maddeyi tespit etmek üzere tasarlandı. Bu hipotezsel parçacıklar o kadar hafif ki, normal maddeyle neredeyse hiç etkileşime girmiyor ve etkileşime girdiklerinde bile çok zayıf izler bırakıyor.
İşte her parçacık fizikçisinin karanlık madde dedektörleri için kullandığı en sevdiği yöntem: Gezegenimizin derinliklerinde, soğuk ve karanlık yerler. SuperCDMS, Sudbury, Ontario yakınlarında 1.6 kilometre yeraltında bulunan aktif bir maden olan Vale Creighton madeni içinde bulunuyor.
Dedektör, yaklaşık bir hokey pabucunun boyutuyla aynı olan 24 adet ultra saf silikon ve germanyum kristalinden oluşuyor. Bu kristallerden her biri, yüzeydeki sıcaklıklardan daha soğuk olabilen yeraltı sıcaklıklarına rağmen, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutulmuş bir buzdolabının içinde yer alıyor.
Karanlık madde parçacığı, ultra soğutulmuş bir kristalle çarpışırsa, kristal yapısında küçük bir “titreşim” olan bir fonon ve çok zayıf bir elektrik sinyali oluşturur. Bu geçici sinyalleri yakalamak için, her kristalin etrafı süper iletken sensörlerle donatılmıştır; bu sensörler de süper iletkenliklerini sağlamak için soğutulmuştur. Bir sensör sinyal algılarsa, karanlık madde parçacığının bir kristalle çarpmış olabileceğine dair güçlü bir göstergedir.
Bunun nedeni, bilim insanlarının bu kristalleri başka herhangi bir şeyin oluşturabileceği sinyallere karşı korumak için önemli çaba harcamış olmasıdır. Tüm sistem, bakır, polietilen ve özellikle yeraltında yaygın olan radona karşı bir bariyerle kaplanmıştır; ayrıca dedektörü gezegenin yüzeyinden ayıran milyarlarca ton kaya bulunmaktadır.
Ancak belki de en ilginç koruyucu malzeme, radyasyondan etkili bir şekilde koruyan ultra saf kurşundur. Ancak modern ultra saf kurşun bile belli bir düzeyde radyoaktif olabilir; bu nedenle makine tasarımcıları sıra dışı bir kaynağa yöneldi: Roma dönemine ait batık gemiler. Akdeniz’in dibinde bulunan bu gemilerdeki ultra saf kurşun, binlerce yıl boyunca radyoktivitesini kaybetmiş ve bu nedenle çok hassas bir cihazın başka tür radyasyonlardan korunması gereken bir kalkan için idealdir.
Şimdi tüm bu koruyucu malzemeler ve hokey pabucularının kurulumu tamamlandı ve devreye alındıktan sonra, bilim ekibi laboratuvarın erken aşamalarını başlatıyor. Ancak, yapılan açıklamaya göre, makine henüz optimize edilmemiş olsa bile, bu erken aşamada yeni ve ilginç sonuçlar elde edilebilir. Bu ilk deneyler yıl sonuna kadar devam edecek ve ardından makinenin ilk “ısınma ve bakım” dönemi yapılacak.
Tüm bunlar, 2027’de tamamen optimize edilmiş bilimsel operasyonların resmi olarak başlamasına yol açacak. SuperCDMS, 28 farklı kurumdan oluşan bir ekip tarafından geliştirildi ve yaklaşık on yıllık bir inşa süreci geçirdi. Tamamlandığında, gizli evrenin sırrını ortaya çıkarabilir veya en azından bu sır hakkında daha iyi bilgilere sahip olabiliriz.
