Sympózium CRESST v Bratislave
FMFI UK organizuje v dňoch 12. – 15. júna 2023 Sympózium CRESST s cieľom prediskutovať súčasný stav a budúce plány vo vývoji experimentu CRESST.
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského organizuje v dňoch 12. – 15. júna 2023 Sympózium CRESST s cieľom prediskutovať súčasný stav a budúce plány vo vývoji experimentu CRESST (Cryogenic Rare Event Search with Superconducting Thermometers). Hlavnou úlohou experimentu CRESST je hľadanie hypotetických častíc temnej hmoty (TH), konkrétne WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), ktoré priamo interagujú s normálnou známou hmotou prostredníctvom nejakej formy slabej interakcie, a preto je veľmi ťažké ich pozorovať.
Častice TH majú veľmi malú pravdepodobnosť rozptylu na atómových jadrách (priamo na protónoch a neutrónoch), čo potenciálne predstavuje merateľný účinný prierez pre danú hmotnosť častice. Experiment CRESST bol špeciálne navrhnutý na hľadanie častíc TH s hmotnosťou nižšou ako 2 GeV/c2 a v tomto hmotnostnom rozsahu je svetovým lídrom v experimentoch hľadajúcich TH.
CRESST používa vysoko citlivé kryogénne detektory častíc na detekciu malého množstva energie uloženej v detekčnom kryštáli, už po interakcii jednej častice. Detektory sú chladené na teplotu 15 mK, čo umožňuje registrovať aj malé zvýšenia teploty (už o milióntinu stupňa) pomocou veľmi citlivých zariadení na detekciu zmien teploty. V rámci experimentu CRESST boli vyvinuté veľmi citlivé koincidenčné detekčné systémy, ktoré využívajú tepelné signály so scintilačnými signálmi, keďže niekoľko percent deponovanej energie v kryštáli je emitovaných vo forme scintilačného svetla. V experimentoch boli použité rôzne kryštály, napr. CaWO4, LiAlO2, Si, diamantu, atď, vo vývoji je tiež SQUID detektor. Experiment CRESST získal celosvetovo najnižšiu hranicu rozptylu ľahkých častíc TH na protónoch (5･10-35 cm2 pri hmotnosti 1 GeV/c2), a ďalšou snahou je tento limit ešte znížiť.
Experiment CRESST sa nachádza v LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso), v hlbokom podzemnom laboratóriu v pohorí Gran Sasso v Taliansku. LNGS je najväčšie podzemné laboratórium na svete (chránené 1400 m hrubou vrstvou skál), v ktorom sa uskutočňuje niekoľko experimentov. Spolupráca CRESST spája približne 60 fyzikov z ôsmich inštitútov zastupujúcich Nemecko, Taliansko, Rakúsko, Slovensko a Spojené kráľovstvo. Náš príspevok k experimentu (R. Breier, M. Ješkovský, J. Kaizer, I. Kontuľ, J. Zeman, P. Povinec,) spočíva vo vývoji metód na skúmanie rádiočistoty konštrukčných častí detektorov (hlavný príspevok k ich pozadiu pochádza od prírodných rádionuklidov), ako aj v Monte Carlo simuláciách pozadia detektorov v dôsledku interakcií častíc kozmického žiarenia a žiarenia emitovaného pri premenách prírodných rádionuklidov).
Keďže známa hmota predstavuje iba 5 % všetkej hmoty (odhaduje sa, že 25 % je TH a 70 % je temná energia), tento základný výskum predstavuje najväčšiu výzvu pre lepšie pochopenie fyziky a vo všeobecnosti celého vesmíru.