octobre 5, 2022

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Un laboratoire souterrain plonge les chercheurs dans le noir (article)

Situé à 1 km sous terre, le premier laboratoire souterrain de physique de la matière noire de l’hémisphère sud a été ouvert. Ce laboratoire unique permettra aux chercheurs de plusieurs universités australiennes d’essayer de comprendre la nature de la matière noire et de percer les secrets de notre univers.

Le chercheur principal du projet, le professeur Elisabetta Barberio de l’Université de Melbourne, a dévoilé le Stowell Underground Physics Laboratory.

Une usine qui fait briller la lumière dans le noir

La première étape de Laboratoire Stowell de géophysiquesitué dans la mine d’or active Stawell dans la région de Wimmera à Victoria, a été achevé.

Il faut une demi-heure pour se rendre au site du laboratoire le long d’un trajet de 10 kilomètres à travers ce qui semble être un dédale de tunnels. Une fois sur place, vous trouverez un laboratoire de 33 m sur 10 m qui est en outre protégé par un produit pulvérisé sur les murs appelé Tekflex – réduisant le potentiel d’interférence du gaz radon dans le massif.

Tout cela pour abriter le réactif SABRE (iodure de sodium avec rejet de fond actif). En l’utilisant, les chercheurs rechercheront la lumière visible émise lorsque des particules de matière noire frappent une cible cristalline très sensible.

Le professeur Alan Duffy, le professeur Jeffrey Brooks et le Dr Shanti Krishnan – tous de l’Université de technologie de Swinburne – collaborent avec des scientifiques d’autres universités sur la conception et la construction du détecteur SABRE, avec le produit phare sur les campus de Swinburne et d’Anterna. Les composants sont actuellement testés dans diverses installations à travers le pays avant d’être installés sous terre au laboratoire de physique souterrain de Stawell l’année prochaine pour la première expérience du laboratoire.

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« Un élément essentiel du développement de Swinburne est le » système de contrôle lent « qu’une équipe dirigée par Shanti Krishnan de notre usine a développé pour l’avenir. Il est conçu pour garantir que toutes les conditions dans le détecteur SABRE sont enregistrées avec précision, puisque le détecteur est sensible aux petits changements de température, d’humidité et de mouvement », explique le professeur Jeffrey Brooks.

« C’est excitant que les dernières recherches physiques se déroulent ici à Anvers, d’où j’ai grandi. Un rêve d’enfant est devenu réalité ! »

Cinq institutions de recherche utiliseront le Stawell Underground Physics Laboratory pour percer les secrets de l’univers, notamment l’Université de technologie de Swinburne, l’Université de Melbourne, l’Université nationale australienne, l’Université d’Adélaïde et l’Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires (ANSTO).

Les gouvernements australien et victorien ont tous deux donné 5 millions de dollars pour financer la construction du laboratoire de physique souterrain de Stawell, et ce financement a été renforcé par l’octroi par le Conseil australien de la recherche d’une subvention de 35 millions de dollars pour développer le Centre national d’excellence pour la physique des particules sombres. .

Qu’est-ce que la matière noire ?

La matière noire est une forme de masse invisible et inconnue, qui représente cinq fois la superficie de l’univers par rapport à tous les atomes, ou baryons, que nous pouvons voir. Comprendre la nature de cette soi-disant matière noire est l’un des plus grands défis des sciences physiques de ce siècle, alors que les astronomes, les physiciens des particules et du nucléaire se rassemblent pour une chasse mondiale.

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Une animation montrant le mouvement de la galaxie dans un vaste nuage de matière noire et les vents contraires générés par cette matière lorsque le Soleil le traversait. Le mouvement de la Terre correspond à cette direction pendant la moitié de l’année, ce qui signifie une augmentation des vents contraires et des collisions qui en résultent, tandis que pendant les six mois suivants, le mouvement est dans la direction opposée, donc le taux de matière noire à travers la planète et tous les détecteurs de matière noire diminue. De manière prévisible – un signal connu sous le nom de formation annuelle. Crédit : CAASTRO

Il existe de nombreux candidats pour cette masse gravitationnelle sans collision et non lumineuse. Des particules d’axone très légères aux particules massives à faible interaction (WIMP) et même aux trous noirs primordiaux.

À Swinburne, les chercheurs utilisent des simulations de supercalculateurs pour mieux prédire la distribution de la matière noire autour des traceurs visibles, tels que les étoiles et les galaxies, qui sont ensuite comparées aux cartes de lentilles gravitationnelles du télescope spatial Hubble ou à l’émission à haute énergie de la matière noire potentielle auto- annihilation. Signatures révélées par le télescope spatial Fermi Gamma Ray de la NASA.

Le directeur de l’Institut pour l’industrie et la technologie spatiales et expert en matière noire, le professeur Alan Duffy, dit que la réponse est « qu’est-ce que la matière noire? » Il a le potentiel d’être l’une des découvertes les plus importantes de ce siècle.

« Une explication de la nature de la matière noire en révélera plus sur l’univers que tous nos efforts collectifs à ce jour, et la recherche est une course mondiale qui intègre des superordinateurs, d’énormes télescopes et des détecteurs souterrains géants », dit-il.

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« Tout ce que nous trouverons changera notre image de la physique au cours de ce siècle, comme la scission de l’atome l’a sûrement fait au 20e. »