O maior e mais profundo laboratório subterrâneo de física do mundo entrou em operação nesta quinta-feira (7) na província de Sichuan, no sudoeste da China. Ao mesmo tempo, físicos se mudaram e iniciaram suas pesquisas na segunda fase do Laboratório Subterrâneo China Jinping (CJPL).
O projeto da segunda fase, ou Deep Underground and Ultra-low Radiation Background Facility for Frontier Physics Experiments (DURF, da sigla em inglês), conta com o espaço subterrâneo mais profundo, maior e ultralimpo para pesquisa científica.
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No total, 10 equipes de universidades e instituições de pesquisa atuam no local para buscar desvendar os mistérios do universo.
Detecção de matéria escura
No vasto universo, a matéria visível, variando em tamanho, desde um grão de poeira até um planeta como a Terra ou nebulosas, representa apenas cerca de 5% da massa total do universo. Os 95% restantes consistem em matéria escura e energia escura.
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A probabilidade de a matéria escura interagir com a matéria visível é tão baixa que é muito difícil detectá-la diretamente, enquanto os raios cósmicos onipresentes também podem interferir enormemente nos esforços dos físicos para detectar a matéria escura.
Portanto, um laboratório que possa proteger os raios cósmicos e fornecer um ambiente experimental e instalações com radiação de fundo extremamente baixa torna-se um pré-requisito para a detecção de matéria escura.
Os Estados Unidos, o Japão e alguns países europeus construíram laboratórios subterrâneos que cumprem este requisito.
Em 2009, a Universidade de Tsinghua e a Yalong River Hydropower Development Company começaram a construir a primeira fase do CJPL a uma profundidade de 2.400 metros sob a montanha Jinping, na província autônoma de Liangshan Yi, em Sichuan.
A primeira fase foi concluída e colocada em funcionamento no final de 2010 e apresentou uma capacidade sala de cerca de quatro mil metros cúbicos.
Graças a rochas com uma espessura de 2.400 metros, o laboratório está exposto apenas a um pequeno fluxo de raios cósmicos, que é apenas um centésimo milionésimo daquele encontrado na superfície.
Duas equipes de pesquisa, o grupo China Dark Matter Experiment (CDEX) da Universidade de Tsinghua e o grupo PandaX, da Universidade Jiao Tong, de Xangai, foram instaladas na primeira fase do CJPL. Agora, esses grupos têm uma série de conquistas científicas no currículo, elevando os experimentos de detecção direta de matéria escura da China a um nível avançado no cenário global.
Construção da segunda fase
Dada a lista crescente de realizações na primeira fase do CJPL, considerou-se que as equipas de investigação precisavam de mais espaço para realizar estudos adicionais.
Em 2014, a Universidade de Tsinghua e a Yalong River Hydropower Development Company concordaram com um plano para construir uma segunda fase para expandir a capacidade total da instalação para cerca de 330 mil metros cúbicos.
Para garantir o ambiente mais limpo possível para a segunda fase deste projeto, os construtores tiveram que atender aos requisitos de fluxo de raios cósmicos ultrabaixo, radiação ambiental extremamente baixa, concentração de radônio extremamente baixa e espaço ultralimpo.
Por exemplo, o gás radônio constantemente liberado pelas rochas circundantes é uma importante fonte de interferência em experimentos subterrâneos profundos.
A equipe de construção inventou a tecnologia de supressão de radônio e à prova d'água e usou materiais especiais para colocar uma camada protetora de 10 centímetros de espessura na superfície da caverna, bloqueando assim 99% do gás radônio liberado pelas rochas circundantes.
A radiação de fundo dos materiais e equipamentos de construção também foi levada em consideração. Todos os materiais e equipamentos devem ter um fundo de radiação inferior a três vezes o nível de radioatividade das rochas que circundam a caverna, e tais materiais e equipamentos só poderão ser utilizados após rigorosa inspeção laboratorial.
Os trabalhadores também instalaram cerca de 10 km de tubos de ventilação para fornecer ar fresco com baixo teor de radônio ao laboratório. Para espaços experimentais com requisitos especiais, são fornecidos dispositivos especialmente desenvolvidos para absorver o radônio no ar fresco.
Outras explorações do universo
Após cerca de três anos de construção, o DURF recebeu o seu primeiro lote de equipes. Sendo um grande projeto nacional, a instalação irá evoluir para uma plataforma de classe mundial que integra múltiplas disciplinas, incluindo física de partículas, astrofísica nuclear e ciências da vida.
O estudo da matéria escura é um novo ponto de partida para os seres humanos que buscam uma melhor compreensão do universo, e está atualmente entre os temas de pesquisa mais quentes nas áreas de física de partículas, cosmologia e astrofísica, o que significa que é de grande importância para a ciência de fronteira. pesquisa, segundo os cientistas.
Durante a construção da instalação, várias equipas de investigação científica continuaram os seus esforços de exploração.
O grupo CDEX inovou nos detectores de germânio de alta pureza, atualizando os dispositivos dos 1 kg iniciais para 10 kg, e agora está planejando construir um detector de classe de tonelada.
Enquanto isso, o detector de xenônio líquido do grupo PandaX foi atualizado de 120 kg para 4 toneladas. Este grupo planeia agora desenvolver um detector de matéria escura de 30 ou mesmo 100 toneladas, para aumentar as suas capacidades de detecção.
Com informações da Xinhua