เครื่องตรวจจับสสารมืดของสหรัฐอยู่ใต้ดิน

เครื่องแช่แข็งส่วนกลางสำหรับการทดลองซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 2,200 กิโลกรัม ประสบความสำเร็จในการลดระดับลงใต้ดินประมาณ 1,500 เมตรเมื่อสัปดาห์ที่แล้ว ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้า เครื่องตรวจจับจะถูกห่อหุ้มด้วยฉนวนหลายชั้น จากนั้นในปีหน้าจะเต็มไปด้วยซีนอนเหลวบริสุทธิ์พิเศษประมาณ 10 ตัน

คาดว่า LUX-ZEPLIN จะเริ่มดำเนินการในเดือนกรกฎาคม 2020 ซึ่งจะกลายเป็นการทดลองตรวจ

จับสสารมืด

ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) คาดว่าจะไวกว่ารุ่นก่อนหน้าประมาณ 100 เท่า ซึ่งเป็นการทดลองซีนอนใต้ดินขนาดใหญ่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ เป็นผู้นำในการก่อสร้างสถานที่นี้ ซึ่งมีนักวิทยาศาสตร์เข้าร่วมประมาณ 220 คนจาก 38 สถาบันทั่วโลกโดยตรงที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ

เช่นเดียวกับในฟิชชัน นิวตรอนที่เกิดขึ้นจากกระบวนการสปอลเลชันมีพลังงานสูงมาก และต้องถูกทำให้ช้าลงด้วยขนาดต่างๆ ตามลำดับ จาก MeV ถึง meV สิ่งนี้ทำได้โดยตัวกลั่นไฮโดรเจน เช่น น้ำที่อุณหภูมิห้อง มีเทนที่ 100 K และไฮโดรเจนเหลวที่ 20 K ตัวกลั่นเหล่านี้ซึ่งล้อมรอบเป้าหมายการปะทุ 

ใช้ประโยชน์จากส่วนตัดขวางที่ไม่ยืดหยุ่นขนาดใหญ่ของไฮโดรเจนเพื่อทำให้นิวตรอนช้าลง โดยการชนซ้ำกับนิวเคลียสของไฮโดรเจน สเปกตรัมนิวตรอนซับซ้อนกว่าสเปกตรัมจากเครื่องปฏิกรณ์ มันมีสองส่วน: บริเวณที่ “ช้าลง” ของนิวตรอนที่ร้อนขึ้นซึ่งถูกทำให้ร้อนได้ไม่สมบูรณ์ และลักษณะการกระจาย

แมกซ์เวลล์ของอุณหภูมิโมเดอเรเตอร์ เนื่องจากนิวตรอนที่มีพลังงานต่างกันทำปฏิกิริยากับระบบโมเดอเรเตอร์อย่างซับซ้อนดังนั้นคุณลักษณะของนิวตรอนที่ผลิตโดยแหล่งกำเนิดพัลซิ่งจึงแตกต่างอย่างมากจากที่ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์ (รูปที่ 1c) ฟลักซ์ตามเวลาเฉลี่ย (ในหน่วยนิวตรอนต่อวินาทีต่อหน่วยพื้นที่) 

ของแม้แต่แหล่งกำเนิดพัลส์ที่ทรงพลังที่สุดก็ยังต่ำเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดจากเครื่องปฏิกรณ์ อย่างไรก็ตาม การใช้เทคนิค time-of-flight อย่างรอบคอบโดยใช้ประโยชน์จากความสว่างสูงในพัลส์สามารถชดเชยสิ่งนี้ได้ ข้อดีบางประการของการใช้แหล่งสัญญาณแบบพัลซิ่งแสดงอยู่ในกล่อง

ในการทดลอง

การกระเจิงของนิวตรอนโดยทั่วไป เครื่องมือจะวัดจำนวนนิวตรอนที่กระจัดกระจายโดยตัวอย่างเป็นฟังก์ชันของมุมกระเจิง สำหรับการกระเจิงแบบยืดหยุ่นนี้สอดคล้องกับการวัดด้วยดิฟแฟรกโตมิเตอร์ การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายเชิงพื้นที่ของนิวเคลียสในระบบที่มีขนาด

และความซับซ้อนตั้งแต่ผลึกหน่วยเซลล์ขนาดเล็ก ไปจนถึงระบบที่ไม่เป็นระเบียบ เช่น แก้วและของเหลว ไปจนถึง “ขนาดใหญ่” โครงสร้างต่างๆ เช่น สารลดแรงตึงผิวและโพลิเมอร์ ในทางกลับกัน สเปกโตรมิเตอร์ยังวัดพลังงานที่นิวตรอนสูญเสีย (หรือได้รับ) เพิ่มเติมขณะที่นิวตรอนทำปฏิกิริยา

กับตัวอย่าง ข้อมูลเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมไดนามิกของตัวอย่าง เช่น ไดนามิกของอะตอมหรือโมเลกุลในผลึกแลตทิซ (โฟนัน) หรือโมเมนต์แม่เหล็กในระบบแม่เหล็ก (คลื่นสปิน)เพื่อใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะที่แตกต่างกันของเครื่องปฏิกรณ์และแหล่งกำเนิดพัลซิ่ง การทดลองที่ดำเนินการ

กับแหล่งกำเนิดจะแตกต่างกันในรายละเอียด ตัวอย่างเช่น ในการทดลองที่เครื่องปฏิกรณ์ โดยปกติจะใช้ลำแสงความยาวคลื่นเดียว (รูปที่ 2) สามารถผลิตลำแสงสีเดียวได้โดยการเลือกความยาวคลื่นจากคริสตัลโมโนโครมเมเตอร์หรือโดยการเลือกความเร็วผ่านเครื่องตัดเชิงกล ในทางตรงกันข้าม ลำแสง

 “สีขาว” ที่ประกอบด้วยนิวตรอนที่มีความยาวคลื่นหลากหลาย โดยทั่วไปจะใช้ที่แหล่งกำเนิดพัลซิ่ง การวิเคราะห์พลังงานของลำแสงที่กระจัดกระจายทำได้โดยการกระเจิงของ Bragg จากคริสตัลวิเคราะห์หรือโดยการวัดเวลาการบินทั้งหมด ในกรณีหลังนี้ เวลาบินเริ่มต้น (เช่น เวลาที่นิวตรอนใช้เดินทาง

จากแหล่งกำเนิดไปยังตัวอย่าง) จะต้องถูกกำหนดด้วยเช่นกันนักวิทยาศาสตร์ นักการศึกษาวิทยาศาสตร์ ผู้จัดการ และผู้ที่สังเคราะห์ความรู้และข้อมูลที่สร้างขึ้นในสหรัฐอเมริกา มันจะค้นหาอนุภาคมวลมากที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อน ซึ่งเป็นผู้สมัครชั้นนำของสสารมืด โดยนักวิทยาศาสตร์หวัง

ท่อนำทาง

นิวตรอนซึ่งใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การสะท้อนกลับทั้งหมด สามารถนำมาใช้เพื่อขนส่งนิวตรอนพลังงานสูงทั้งหมดยกเว้นนิวตรอนพลังงานสูงในระยะทางไกลๆ โดยไม่สูญเสียความเข้มอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากการวัดที่มีความละเอียดสูงมักต้องใช้เวลาในการบินนาน 

ท่อนำทางจึงช่วยให้สามารถวัดที่มีความละเอียดสูงมากได้โดยไม่ต้องทนทุกข์ทรมานกับความเข้มที่ลดลงซึ่งเกิดจากกฎกำลังสองผกผันความสำเร็จของการกระเจิงของนิวตรอนในวิชาฟิสิกส์การกระเจิงของนิวตรอนประสบความสำเร็จอย่างมาก ไม่เพียงแต่ในด้านฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์

ในวงกว้างมากอีกด้วย นักธรณีวิทยาสำรวจโครงสร้างของแร่ธาตุภายใต้อุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรง นักชีววิทยาหันมาใช้นิวตรอนมากขึ้นเพื่อรวบรวมข้อมูลที่เสริมกับข้อมูลที่ได้จากเทคนิคอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีไฮโดรเจนหรือน้ำเข้ามาเกี่ยวข้อง ในขณะที่วิศวกรใช้นิวตรอนในการตรวจสอบความเค้น

ที่อยู่ลึกเข้าไปในส่วนประกอบที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ในบทความนี้ เราจะเน้นย้ำบางส่วนของฟิสิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของสสารควบแน่น ซึ่งการกระเจิงของนิวตรอนมีความสำคัญอย่างโดดเด่น

เกือบทุกอย่างที่เรารู้เกี่ยวกับโครงสร้างแม่เหล็ก ตั้งแต่การสาธิตในยุคแรกๆ 

เกี่ยวกับสารต้านแม่เหล็กไฟฟ้าในระบบอย่างง่าย ไปจนถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนของแม่เหล็กชนิดแข็งในปัจจุบัน ล้วนมาจากการทดลองกับนิวตรอน ความไวแม่เหล็กทั่วไป ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับส่วนตัดขวางของนิวตรอน อธิบายทั้งหมดที่สามารถทราบได้เกี่ยวกับความสัมพันธ์เชิงพื้นที่และเชิงเวลาในระดับจุลภาคของโมเมนต์แม่เหล็กในวัสดุ ข้อเท็จจริงนี้ เมื่อรวมกับความเป็นไปได้

Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ