Yakın zamanda CJPL-II‘ye yükseltilmesinin ardından artık dünyanın en büyük ve en derin yer altı tesisi olan Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı (CJPL), karanlık maddenin gizemini çözme arayışıyla faaliyete geçti. Evrendeki maddenin yüzde 80’inden fazlasını oluşturan karanlık madde, onlarca yıldır süren bilimsel araştırmalara rağmen bulunması zor bir madde olarak kalmaya devam ediyor.
CJPL-II, Sichuan’ın Liangshan Yi Özerk Bölgesi’ndeki Jinping Dağı’nın altında 2.400 metrelik derinlikte bulunuyor. Bu sayede, kozmik ışınlardan ve karanlık madde verilerini etkileyebilecek diğer arka plan gürültülerinden korunuyor. 330.000 metreküp alanı kaplayan tesis, büyük yer altı tesislerinin verimli bir şekilde inşasına olanak tanıyan olağanüstü yatay erişime sahip.
Laboratuvar karanlık madde parçacıklarını nasıl tespit ediyor?
CJPL-II’nin temel amacı, ışıkla etkileşime girmeden maddenin içinden geçtiğine inanılan karanlık madde parçacıklarını tespit etmektir. Bunu başarmak için laboratuvarda iki adet güncellenmiş karanlık madde dedektörü bulunuyor: Parçacık ve Astrofiziksel Ksenon Deneyleri (PandaX) ve Çin Karanlık Madde Deneyi (CDEX).
PandaX, potansiyel karanlık madde parçacıklarını tespit etmek için sıvı xenon kullanıyor. Bu parçacıklar xenon atomlarıyla çarpıştığında, sensörler ışık parlamalarını yakalayarak bilim adamlarına önemli veriler sağlıyor.
Öte yandan CDEX, karanlık madde parçacıkları kendisiyle etkileşime girdiğinde elektrik sinyallerini kaydeden daha yüksek hassasiyetli bir germanyum detektörü kullanıyor. Bu iki deneyin kombinasyonu, son derece nadir olsalar bile yakalanması zor karanlık madde parçacıklarının yakalanma şansını artırıyor.
Dedektörler öncelikle karanlık madde için önde gelen bir aday olan Zayıf Etkileşen Büyük Parçacıkları (WIMP’ler) tespit etmeye odaklanıyor. 30 sene önce tahmin edilen bu parçacıklar, 2021’de dünyanın en hassas WIMP dedektörleri tarafından dahi direkt olarak tespit edilemedi.
Güncellenen Jinping laboratuvarı, karanlık maddenin birbirleriyle etkileşime girdiği ilginç bir olasılık olan kendi kendini etkileyen karanlık madde (SIDM) dahil olmak üzere bu alternatiflerin keşfine katkıda bulunmaya hazırlanıyor.
Yaygın bir teori, karanlık maddenin henüz tespit edilmemiş atom altı parçacıklardan oluştuğunu öne sürerken, bu düşünceye meydan okuyan alternatif teoriler varlığını sürdürüyor. Yeni laboratuvarın karanlık madde parçacık etkileşimini tespit etme yeteneği, uzun süredir devam eden bu tartışmayı çözme potansiteli taşıyor.