Когда LZ выйдет в сеть в начале 2020 года в подземном исследовательском центре Сэнфорда в Южной Дакоте, есть надежда, что он обнаружит так называемые слабовзаимодействующие массивные частицы или WIMP. Многие исследователи считают, что эти гипотетические частицы могут составлять темную материю, невидимое вещество, на которое приходится 85 процентов всей материи во Вселенной.Ядром детектора будет контейнер высотой 5 футов, заполненный 10 тоннами жидкого ксенона.
Когда частицы проходят через него и сталкиваются с атомом ксенона, атом ксенона испускает вспышку света, а также высвобождает электроны, которые генерируют вторую вспышку света. Эти две последовательные световые вспышки могут представлять собой характерный сигнал WIMP, если исключены все другие возможные источники.
Одна из особых задач — создать сильное, стабильное электрическое поле через сосуд, чтобы быстро подтянуть все электроны к вершине, где они могут быть обнаружены. Для этого необходимо подавать высокое напряжение на короткие расстояния снизу и сверху ксенонового контейнера. Однако он также излучает нежелательный рассеянный свет и может вызвать разрушительные электрические искры, если не будет выполнен должным образом.
Таким образом, команда SLAC сейчас тщательно тестирует конструкцию высоковольтной системы на 20-дюймовом мини-варианте ксенонового сосуда, детали которого были изготовлены Национальной лабораторией Лоуренса Беркли, которая управляет проектом LZ.«Мы начали испытания нижней части в прошлом году и сейчас собрали весь прототип», — говорит Кимберли Палладино, ученый LZ в SLAC и доцент Университета Висконсина в Мэдисоне. «Наша цель — достичь высокого напряжения в 100 киловольт без искрообразования, продемонстрировать, что система работает стабильно с течением времени, и уменьшить паразитные выбросы, которые мы наблюдаем».
Научный сотрудник SLAC Томаш Биесиадзински говорит: «Кроме того, мы используем наш испытательный стенд для тестирования всех аспектов LZ, включая систему охлаждения, очистку и циркуляцию ксенона, системы управления и датчики. Сюда приезжают исследователи из различных групп со всего мира, также для проверки оборудования, которое они разрабатывают для эксперимента ».
Параллельно команда SLAC работает над системой для удаления изотопа химического элемента криптона, который может вызывать нежелательные сигналы в детекторе LZ от коммерчески доступного ксенона. Цель: достичь уровня 15 или менее атомов криптона на один миллион миллиардов атомов ксенона.
Как только цель проекта будет достигнута, исследователи построят крупномасштабную систему для очистки всех 10 тонн ксенона, необходимых для эксперимента.