Ett forskarlag vid South Dakota School of Mines &Technology har byggt en luftrenare som har reducerat radonet i luften till cirka 50 gånger lägre än vanlig utomhusluft. Teamet hjälper till att säkerställa framgång för ett av världens mest känsliga experiment med mörk materia – LZ. Mörk materia har aldrig observerats direkt. Men det tros utgöra 85% av all materia i universum. Mysteriet med mörk materia anses vara en av de mest angelägna frågorna inom partikelfysik. LZ-experimentet körs djupt under jorden där det kommer att skyddas från högenergipartiklar, kallas kosmisk strålning, som kan skapa oönskade bakgrundssignaler. Men underjordiska miljöer innebär andra utmaningar. De är ofta högre i radon, vilket också kan försvåra känsliga experiment.

"Vanligtvis är koncentrationen av radon under jord ganska hög, men utrustningen som har installerats i SURF minskar radonbakgrunden med en faktor tusen, säger Richard Schnee, Ph.D., chefen för fysikavdelningen vid South Dakota Mines. "Radioaktiva partiklar är ett verkligt problem för dessa superkänsliga mörkmateriedetektorer." Även små mängder radon kunde förorena och kasta av sig experimentet. "Utan detta, forskarsamhället har ingen anledning att lita på våra resultat, säger Eric Morrison, doktorand vid South Dakota Mines som arbetar med projektet.

Medan radongas i luften på SURF kan vara tillräckligt för att störa ett känsligt experiment, det räcker inte att vara farlig för människor som arbetar under jord. Andra luftbehandlingssystem på SURF håller luften i resten av det underjordiska labbet på säkra nivåer.

Schnees team kontrollerade också många av komponenterna som användes för att bygga LZ för bakgrundsstrålning när LZ-detektorn hölls på att monteras. Denna förståelse av den totala nivån av bakgrundsstrålning i själva utrustningen hjälper forskare att förutsäga antalet falskt positiva händelser som ser ut som interaktioner med mörk materia. LZ flyttade nyligen under jorden på SURF och är inställd på att starta jakten på mörk materia under det kommande året. South Dakota Mines är en av 37 institutioner världen över som arbetar med LZ.

South Dakota Mines team har också designat och installerat ett radonreduktionssystem för SuperCDMS SNOLAB-experimentet. Detta experiment är i jakten på misstänkta partiklar av mörk materia vid sidan av LZ. SuperCDMS SNOLAB kommer att monteras och drivas på det kanadensiska laboratoriet SNOLAB, ligger 6, 800 fot under jord inne i en nickelgruva nära staden Sudbury, Ontario. Det är det djupaste underjordiska laboratoriet i Nordamerika. SD Mines är en av 26 institutioner världen över som arbetar med SuperCDMS SNOLAB.

Dessa två experiment, SuperCDMS SNOLAB och LZ, är kraftfulla nya verktyg som kommer att försöka lösa ett av den moderna fysikens största mysterier – mörk materia.