Forskare från University of Houston hjälper till att utveckla en teknik som kan innehålla nyckeln till att reda ut ett av vetenskapens stora mysterier:vad är mörk materia? Forskare tror att mörk materia utgör 85 procent av materia i universum, men ingen vet faktiskt vad mörk materia är.

"Om vi ​​är experimentet som hittar mörk materia, vi kan ändra den grundläggande förståelsen av universum som vi känner det, "sa UH -biträdande professor Andrew Renshaw." Vi kan verkligen börja förstå universums grundläggande egenskaper - hur vi kom från big bang till var vi är, och vad framtiden har att erbjuda."

Renshaw och professor Ed Hungerford leder ett team av fysiker från College of Natural Sciences and Mathematics i DarkSide -programmet, ett internationellt forskningssamarbete som försöker detektera mörk materia i form av svagt interagerande massiva partiklar (WIMP). I princip, när WIMP -partiklar kolliderar med vanliga kärnor, extremt liten, lågenergi kärnkraftsrekyl skulle resultera. I mycket enkla termer, forskarna försöker bygga teknik som kan upptäcka WIMPS genom att upptäcka denna mycket lilla, men observerbar rekyl.

UH -teamet använder DarkSide -programmets första fysikdetektor, DarkSide-50 (DS-50), ligger under jord vid Gran Sasso National Laboratory i centrala Italien. Teamet och deras medarbetare har förbättrat känsligheten hos DS-50-detektorn under de senaste åren genom att byta från atmosfäriskt argon till flytande argon med låg radioaktivitet, som extraherades från underjordiska gasbrunnar i Colorado. Men en nästa generations detektor i utveckling kommer att ta det ännu längre.

DarkSide-20k (DS-20k) konstrueras för närvarande med liknande komponenter från det nuvarande DarkSide-experimentet. Medan DS-50 rymmer cirka 9,5 gallon (50 kilo) vätska med låg radioaktivitet, denna nya detektor, DS-20k, kommer att använda ny avläsningsteknik och kommer att vara cirka 400 gånger större, innehar 3, 800 gallon (20, 000 kg) flytande argon. Det nya experimentet förväntas börja inhämta data vid Gran Sasso National Laboratory 2021.

Denna detektor, sa Hungerford, kommer att driva sökandet efter WIMP mörk materia till nya nivåer av känslighet, förhoppningsvis hitta den svårfångade WIMP. Eller, han sa, det kan visa att mörk materia inte är en partikel, eftersom denna teknik nu har visat sig kunna söka efter andra typer av mörk materia än WIMP.

"Tidigare, om du ville leta efter en specifik typ av mörk materia, du var verkligen tvungen att leta efter en specifik typ av detektor. Nu med denna flytande argonteknik, det öppnar verkligen dörren till att använda en enda teknik för att söka efter en handfull olika typer av mörk materia, " lade Renshaw till, som nyligen presenterade DarkSide -fynd vid UCLA Dark Matter Conference.

Medan Hungerford och Renshaw fortsätter sin forskning i Houston, tre andra medlemmar i UH-teamet bemannar den dagliga verksamheten i Italien. Forskningsassistent Nicola Canci hanterar DS-50-detektorn och övervakar dess prestanda.

"Det kryogena systemet som håller argonen i flytande fas måste övervakas, och vissa operationer behövs för att möjliggöra detektorns goda prestanda. Elektronik övervakas. Signaler som kommer från detektorn förbättras, om det behövs, och datakvaliteten kontrolleras rutinmässigt, "Sa Canci.