Το SuperCDMS στο SNOLAB του Καναδά έφτασε σε θερμοκρασίες ελάχιστα πάνω από το απόλυτο μηδέν, εκατοντάδες φορές ψυχρότερο από το διάστημα. Ο ανιχνευτής, θαμμένος σε βάθος δύο χιλιομέτρων, είναι πλέον έτοιμος να αναζητήσει τα πιο άπιαστα σωματίδια του σύμπαντος.
Το ογδόντα πέντε τοις εκατό της ύλης του σύμπαντος είναι αόρατο. Δεν εκπέμπει φως, δεν απορροφά φως, και μόλις που αλληλεπιδρά με οτιδήποτε άλλο. Το ονομάζουμε σκοτεινή ύλη και, παρά τις δεκαετίες αναζήτησης, δεν την έχουμε ποτέ ανιχνεύσει άμεσα. Αυτό μπορεί να αλλάξει σύντομα, σε ένα ενεργό ορυχείο νικελίου στο Οντάριο του Καναδά.
Το Super Cryogenic Dark Matter Search, γνωστό ως SuperCDMS, βρίσκεται στο SNOLAB, σε βάθος περίπου δύο χιλιομέτρων κάτω από την επιφάνεια της γης. Τον περασμένο μήνα, το σύστημα έφτασε επίσημα σε θερμοκρασία μερικά χιλιοστά του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν — εκατοντάδες φορές ψυχρότερο από το κενό του διαστήματος. Σε αυτές τις συνθήκες, η θερμική κίνηση των ατόμων σχεδόν σταματά εντελώς, κάτι κρίσιμο όταν ψάχνεις για σωματίδια που αρνούνται να αφήσουν σχεδόν κανένα ίχνος.
Η κατασκευή του ανιχνευτή ξεκίνησε το 2018 και ολοκληρώθηκε πρόσφατα. Ο κυλινδρικός θάλαμος, διαστάσεων περίπου τεσσάρων επί τεσσάρων μέτρων, είναι φτιαγμένος από εξαιρετικά καθαρό μόλυβδο που μπλοκάρει την ακτινοβολία γάμα, και από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας που μειώνει τη δραστηριότητα νετρονίων. Οι ίδιοι οι ανιχνευτές είναι κατασκευασμένοι από πυρίτιο και γερμάνιο — υλικά με ελάχιστο ραδιενεργό υπόβαθρο, ιδανικά για την ανίχνευση των λεγόμενων WIMPs, δηλαδή βαριών σωματιδίων που αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη και θεωρούνται από τους επικρατέστερους υποψήφιους για τη σκοτεινή ύλη.
Η λογική πίσω από τον ανιχνευτή είναι κομψή στην απλότητά της: αν ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης εισέλθει στον κρύσταλλο, θα χτυπήσει ένα άτομο στο πλέγμα του υλικού, προκαλώντας μικροσκοπικές δονήσεις και απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια. Σε κανονικές θερμοκρασίες, αυτό το σήμα θα χανόταν στο θόρυβο. Κοντά στο απόλυτο μηδέν, όμως, γίνεται ανιχνεύσιμο. Το SuperCDMS έχει επίσης πολύ περισσότερους αισθητήρες ανά ανιχνευτή σε σχέση με τον προκάτοχό του, το SuperCDMS Soudan που λειτούργησε στη Μινεσότα από το 2011 έως το 2015, ενώ χρησιμοποιεί και εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης για την ανάλυση των δεδομένων.
Τα επόμενα βήματα είναι βαθμονόμηση και βελτιστοποίηση των καναλιών ανίχνευσης — μια διαδικασία που αναμένεται να διαρκέσει μερικούς ακόμα μήνες. Έπειτα, μετά από σχεδόν μια δεκαετία κατασκευής και αναμονής, το πείραμα θα ξεκινήσει επίσημα τη λειτουργία του. Αν τα WIMPs υπάρχουν στο εύρος μάζας που μπορεί να ανιχνεύσει το SuperCDMS — από το μισό έως πέντε φορές τη μάζα ενός πρωτονίου — η ανακάλυψη θα ήταν ίσως η σημαντικότερη στην ιστορία της φυσικής. Και αν δεν βρεθεί τίποτα, αυτό από μόνο του θα μας πει κάτι εξίσου σημαντικό για τη φύση του σύμπαντος.
