Ξεκίνησε τη λειτουργία του το China Jinping Underground Laboratory (CJPL), το μεγαλύτερο υπόγειο ερευνητικό εργαστήριο που βρίσκεται στην Κίνα, με σκοπό να διερευνήσει το μυστήριο της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη είναι μια αόρατη ουσία η οποία αποτελεί περισσότερο από το 80% της ύλης του σύμπαντος και παραμένει ένα μυστήριο παρά τις δεκαετίες επιστημονικής έρευνας.
Το CJPL-II, το οποίο αναβαθμίστηκε πρόσφατα, βρίσκεται κάτω από το βουνό Jinping στην Αυτόνομη Νομαρχία Liangshan Yi του Σιτσουάν, θαμμένο κάτω από ένα βράχο 2,4 χιλιομέτρων. Ο βράχος προστατεύει το εργαστήριο από τις κοσμικές ακτίνες και άλλους θορύβους του περιβάλλοντος που μπορεί να επηρεάσουν τα δεδομένα της σκοτεινής ύλης. Το εργαστήριο είναι κατασκευασμένο οριζόντια, γεγονός που επιτρέπει την εύκολη πρόσβαση οχημάτων ενώ καθιστά την κατασκευή μεγάλων υπογείων εγκαταστάσεων λιγότερο δαπανηρή.
Πώς θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει το εργαστήριο τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης;
Ο πρωταρχικός στόχος του CJPL-II είναι να ανιχνεύσει σωματίδια σκοτεινής ύλης, τα οποία πιστεύεται ότι περνούν από τη συνηθισμένη ύλη χωρίς να αλληλεπιδρούν με το φως. Για να επιτευχθεί αυτό, το εργαστήριο φιλοξενεί δύο αναβαθμισμένους ανιχνευτές σκοτεινής ύλης: το Particle and Astrophysical Xenon Experiments (PandaX) και το China Dark Matter Experiment (CDEX).
Το PandaX χρησιμοποιεί υγρό ξένο για την ανίχνευση πιθανών σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Όταν αυτά τα σωματίδια συγκρούονται με τα άτομα ξένου, οι αισθητήρες λαμβάνουν λάμψεις φωτός, παρέχοντας κρίσιμα δεδομένα για τους επιστήμονες. Από την άλλη πλευρά, το CDEX χρησιμοποιεί έναν ανιχνευτή γερμανίου υψηλότερης ευαισθησίας που καταγράφει ηλεκτρικά σήματα όταν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν μαζί του. Ο συνδυασμός αυτών των δύο πειραμάτων ενισχύει τις πιθανότητες σύλληψης σωματιδίων σκοτεινής ύλης, ακόμα κι αν είναι εξαιρετικά σπάνια.
Οι ανιχνευτές επικεντρώνονται κυρίως στην ανίχνευση των λεγόμενων ασθενώς αλληλεπιδρώντων μαζικών σωματιδίων (WIMPs), έναν κορυφαίο υποψήφιο για τη σκοτεινή ύλη. Αυτά τα σωματίδια, που είχαν αναφερθεί για πρώτη φορά πριν από τρεις δεκαετίες, δεν έχουν ακόμη παρατηρηθεί άμεσα.
Ωστόσο, η έρευνα της σκοτεινής ύλης δεν περιορίζεται στα WIMP. Άλλες εναλλακτικές λύσεις, όπως τα axions, είναι επίσης υπό εξέταση. Το αναβαθμισμένο εργαστήριο είναι έτοιμο να συμβάλει στην εξερεύνηση αυτών των εναλλακτικών λύσεων, συμπεριλαμβανομένης της πιθανότητας της αυτο-αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης (SIDM). Επιπλέον, οι μοναδικές δυνατότητες του CJPL-II το καθιστούν ικανό να διερευνήσει θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με τη σκοτεινή ύλη, όπως η φύση της σύνθεσής της.
Ενώ μια επικρατούσα θεωρία προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από υποατομικά σωματίδια που δεν έχουν ακόμη ανιχνευθεί, εναλλακτικές θεωρίες αμφισβητούν αυτήν την υπόθεση. Η ικανότητα του αναβαθμισμένου εργαστηρίου να ανιχνεύσει μια αλληλεπίδραση σωματιδίων σκοτεινής ύλης θα μπορούσε ενδεχομένως να δώσει μια οριστική απάντηση σε αυτό το μακροχρόνιο ερώτημα.
Οι πλήρεις λεπτομέρειες και πληροφορίες σχετικά με τις μελέτες στο εργαστήριο δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Nature».
