En ny Ph.D. avhandling vid universitetet i Jyväskylä, Finland, visar hur användning av tellur som detektormaterial kan hjälpa till att upptäcka mörk materia mer effektivt än material som används för närvarande. Forskningen lägger också en grund för att skilja mellan kollisioner orsakade av mörk materia och neutriner, de så kallade spökpartiklarna, i mörkmateriedetektorer som använder xenon.

I sin avhandling, Civilingenjör Pekka Pirinen undersökte sätt att upptäcka kollisioner mellan mörk materia och atomkärnor mer effektivt. En omfattande studie av kollisioner mellan neutriner och de flesta av de stabila xenonkärnorna utfördes också för första gången med hjälp av en komplett mikroskopisk kärnstruktur.

Kollisioner mellan mörk materia och vanlig materia skulle vara en utmärkt källa till information om de fortfarande okända 80 % av all materia i vårt universum. Mörk materia interagerar inte alls med ljus. Dess existens har härletts från överraskande höga rotationshastigheter hos galaxer, bland annat.

Tellur ger en hand för jakt

Ett av de mest populära materialen som används vid direktdetektering av mörk materia har de senaste åren varit xenon. Pirinen antyder i sin avhandling att mer effektiva material fortfarande kan hittas. Grundämnet tellur kan vara ett.

"Baserat på mina beräkningar verkar det som att isotop 125 av tellur är mer lämpad för detektering av mörk materia än de mest populära strömdetektormaterialen. Det finns en metod för att bygga en detektor med tellur, men problemet är att tellur är ganska sällsynt och dyrt, säger Pirinen.

Civilingenjör Pekka Pirinen försvarar sin doktorsavhandling i fysik "Theoretical predictions of WIMP-nucleus and neutrino-nucleus scatering in context of dark matter direct detection" fredagen den 7.12.2018 kl. 12.00 i föreläsningssalen FYS1. Opponentprofessor är Achim Schwenk (TU Darmstadt, Tyskland) och custosprofessor Jouni Suhonen (Jyväskyläs universitet). Doktorsavhandlingen hålls på engelska.

Pekka Pirinen tog examen från Minna Canth gymnasiet i Kuopio 2009. Han började sina studier vid institutionen för fysik vid Jyväskylä universitet hösten 2009 och tog sin magisterexamen i teoretisk fysik 2014. Pirinen började sin doktorsexamen. studier 2015. Forskningen har finansierats av Magnus Ehrnrooth-stiftelsen och Jyväskylä universitet.