Eksperyment, przy którym pracuję, nosi nazwę LUX-ZEPLIN. To połączenie kryptonimów amerykańskiego eksperymentu LUX, obecnie zbierającego dane i będącego liderem w poszukiwaniu ciemnej materii oraz brytyjskiego programu ZEPLIN. Ten drugi przez ostatnie dziesięć lat pracował nad tym zagadnieniem, a jego owocem było wybudowanie trzech różnej wielkości detektorów, które działały w podziemnym laboratorium umieszczonym w kopalni w Boulby w hrabstwie Yorkshire. Wydobywa się w niej odmianę soli o nazwie „potash”, używaną jako sztuczny nawóz.
LUX-ZEPLIN to efekt współpracy ponad 30 uniwersytetów i instytutów naukowych ze Stanów Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii, Chin, Portugalii i Rosji; w projekt zaangażowanych jest około 180 fizyków i inżynierów. Budowa eksperymentu ma się zakończyć w 2018 roku, a przez kolejne trzy lata planowane jest poszukiwanie ciemnej materii. Będzie to największy i najbardziej czuły detektor zbudowany w historii.
Czego użyjecie do odkrycia ciemnej materii?
– Ciekłego ksenonu utrzymywanego w temperaturze -100 C. Ten materiał świetnie się do tego nadaje ze względu na trzykrotnie większą gęstość niż woda oraz świecenie przy oddziaływaniu z promieniowaniem. Światło z ksenonu będzie rejestrowane przez około 500 specjalnych detektorów. W eksperymencie LUX-ZEPLIN zostanie użytych 10 ton tego materiału – wyprodukowanie tak dużej jego ilości wymaga wielu lat pracy fabryk na całym świecie.
Dotychczasowe badania nie wykazały sygnału bezpośredniego oddziaływania ciemnej materii z ksenonem.
– Nie wykazały, niemniej każdy nowy detektor jest większy i bardziej wyspecjalizowany w izolacji przypadków tła, które są źródłem limitującym czułość eksperymentu na sygnały o bardzo małym prawdopodobieństwie wystąpienia.
Co w praktyce oznacza odnalezienie ciemnej materii?
– Nasza wiedza poszerzy się o znajomość jednego z najważniejszych budulców wszechświata; będzie to niewątpliwie jedno z największych odkryć w historii nauki.
W jaki sposób trafił pan do zespołu zajmującego się tą tematyką.
– Pochodzę z Warszawy, ukończyłem fizykę na Uniwersytecie Warszawskim. Moją pracę magisterską przygotowywałem w laboratorium CERN w Genewie, natomiast jako doktorant otrzymałem trzyletnie stypendium naukowe Ambasady Francji w Polsce, w ramach którego prowadziłem badania na mojej macierzystej uczelni oraz na Uniwersytecie Ludwika Pasteura w Strasburgu. Na tym drugim w 2002 roku obroniłem doktorat, po czym dostałem dwuletnie stypendium z Włoskiego Instytutu Badań Jądrowych i Cząstek Elementarnych. Po roku pobytu na Uniwersytecie w Bari dostałem propozycję z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku, gdzie pracowałem w grupie profesor Eleny Aprile. W ciągu trzech lat badań nad detektorami wypełnionymi ciekłym ksenonem wspólnie wykonaliśmy wiele pomiarów oddziaływania promieniowania jonizującego ze szczególnym uwzględnieniem neutronów, które do dziś stanowią trzon tej dziedziny i dały podwaliny do eksperymentu o nazwie XENON.
Moją następną przystanią był Uniwersytet w Sheffield. Przez trzy lata pracowałem przy wspomnianym wcześniej projekcie ZEPLIN – brytyjskim programie poszukiwania ciemnej materii przy użyciu detektorów z ksenonem. Laboratorium, gdzie działał wówczas wykrywacz drugiej generacji ZEPLIN-II, znajduje się na głębokości 1100 metrów w kopalni potasu w Boulby w północnym Yorkshire.
Następnie dostałem pracę w Rutherford Appleton Laboratory, gdzie około 20 lat temu rozpoczęto w Wielkiej Brytanii badania nad ciemną materią i przeprowadziłem się do Abingdon – miejscowości w której obecnie mieszkam. Najpierw pracowałem nad trzecią generacją ZEPLIN-III, przy którym w podziemnym laboratorium w Boulby spędziłem ponad sto dni, jako jeden z głównych jego operatorów. Detektor działał bez przerwy przez 318 dni, co jest światowym rekordem, jeśli chodzi o długość eksperymentu z ciekłym ksenonem. Po zakończeniu tego programu szef mojego zespołu prof. Nigel Smith został dyrektorem SNOLAB, najgłębiej zlokalizowanego laboratorium na świecie, mieszczącego się w Kanadzie na poziomie 2000 metrów pod ziemią. Po jego wyjeździe zostałem kierownikiem zespołu w RAL i rozpocząłem dwuletni projekt R&D nad kontynuacją poszukiwań ciemnej materii w ramach współpracy LUX-ZEPLIN. Kilka miesięcy temu jego konstrukcja została zaaprobowana w Stanach Zjednoczonych przez Department of Energy oraz w Wielkiej Brytanii przez Science and Technology Facilities Council. Będzie to największy i najbardziej czuły detektor na świecie mający na celu odkrycie ciemnej materii. Eksperyment będzie prowadzony na głębokości 1400 metrów w podziemnym laboratorium Sanford Underground Research Facility w Północnej Dakocie. Jego budowa planowana jest na trzy lata, po czym nastąpi trzyletni okres zbierania danych i jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem za sześć lat będziemy świadkami epokowego odkrycia…
PIOTR GULBICKI, Dziennik Polski
Bądź pierwszą osobą, komentującą ten artykuł.
