От меди до темной материи: как тихие кабели открывают новые горизонты для физических экспериментов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Физика — это наука о том, как устроен мир вокруг нас и за его пределами. Она исследует самые основные вопросы о том, из чего состоит материя, какие силы действуют между ее частицами, как возникла и развивается Вселенная. Но чтобы получить ответы на эти вопросы, физикам нужно проводить сложные и точные эксперименты, которые требуют особого оборудования и условий. Одна из главных проблем, с которой сталкиваются физики — это шум, который может искажать или заглушать очень слабые и редкие сигналы, которые могут указывать на новые физические явления.

Автор: Bing image creator

Что такое шум в физических экспериментах?

Шум — это все то, что мешает физикам видеть то, что они хотят видеть. Шум может быть разного типа и происхождения. Например, шум может быть связан с космическим излучением, которое постоянно проникает на Землю из космоса и может воздействовать на детекторы или окружающую среду. Шум может также быть вызван естественной радиоактивностью элементов, которые присутствуют в материалах детекторов или электронных компонентах. Даже очень маленькие количества радиоактивных примесей, порядка одной части на миллиард, могут создавать ложные сигналы, которые подделывают желаемые явления.

Как физики борются с шумом?

Физики используют разные способы для уменьшения или устранения шума. Один из них — это размещение экспериментов в местах, где уровень космического излучения минимальный. Так, некоторые эксперименты по поиску нейтрино и темной материи находятся на глубине в несколько километров под землей, в бывших шахтах или туннелях. Другой способ — это использование специальных материалов, которые имеют очень низкую радиоактивность или способны защищать детекторы от внешнего излучения. Такие материалы часто очень редкие или дорогие и требуют особого обращения.

Что такое тихие кабели?

Тихие кабели — это новая технология, которая была разработана учеными из Национальной лаборатории Тихоокеанского Северо-Запада (PNNL) в США, совместно с компанией Q-Flex Inc. Это электронные кабели, которые имеют ультра-низкую радиоактивность. Эти кабели специально созданы для того, чтобы не мешать высокочувствительным экспериментам по нейтрино и темной материи. Ученые сообщают в журнале EPJ Techniques and Instrumentation, что эти кабели имеют применение не только в физических экспериментах, но также могут быть полезны для снижения влияния ионизирующего излучения на будущие квантовые компьютеры.

Как изготавливаются тихие кабели?

Автор: Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory Источник: phys.org

Для изготовления тихих кабелей ученые использовали медь, которая была очищена от радиоактивных элементов с помощью химического осаждения. Затем они обработали медь специальным способом, чтобы предотвратить повторное загрязнение. После этого они сделали из меди проводники, которые были покрыты полимерной изоляцией. Все этапы производства были проведены в специальных условиях, чтобы минимизировать контакт с загрязняющими агентами. Для проверки радиоактивности кабелей ученые использовали ультра-чувствительный спектрометр гамма-излучения, который позволяет определить концентрацию радиоактивных элементов с точностью до одной части на триллион.

Кто может использовать тихие кабели?

Один из потенциальных пользователей тихих кабелей — это проект DAMIC-M (Dark Matter in CCDs at Modane), который занимается поиском темной материи с помощью зарядово-связанных устройств (CCD). Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая не излучает и не отражает свет, но оказывает гравитационное воздействие на обычную материю. Темная материя составляет около 85% всей материи во Вселенной, но ее природа до сих пор остается загадкой. Одна из возможных кандидатур на роль темной материи — это слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), которые могут сталкиваться с атомами обычной материи и передавать им энергию. Эта энергия может быть зарегистрирована с помощью CCD, которые обычно используются в цифровых камерах и телескопах.

Проект DAMIC-M планирует разместить свой детектор на глубине 1,7 км под землей в лаборатории Modane Underground Laboratory во Франции. Детектор будет состоять из 50 CCD, общей площадью 0,5 квадратных метров и массой 10 килограммов. Каждый CCD будет подключен к электронике с помощью кабеля длиной около 10 метров. Для такого эксперимента очень важно, чтобы кабели не создавали лишнего шума, который может скрыть слабый сигнал от темной материи.

Тихие кабели — это пример того, как новая технология может помочь физикам раскрыть тайны природы. Благодаря этим кабелям физики могут надеяться на то, что они смогут обнаружить новые физические явления, которые могут изменить наше понимание мира.

3 комментария

Добавить комментарий

Altairus
Аудиофилы?
Ruby_Rougarou
Тогда нужны ещё и тихие подставки под кабели
Jstary01
А то))) готовые отдать 100500 килобаксов лишь бы не услышать эту не хорошую одну единственную частичку.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор игровой механической клавиатуры на магнитных переключателях Epomaker HE60 V2

Игровые клавиатуры с магнитными переключателями постепенно становятся популярнее благодаря возможности регулировать точку срабатывания клавиш, использовать аналоговый ввод и настраивать...

Зачем ресиверу Marantz 2252B два входа для винила: инженерный расчет 1977 года против аудиомифов

В 1977 году компания Marantz выпустила интегральный стереоресивер Model 2252B массой 14,2 кг, выдававший 52 Вт на канал при нагрузке 8 Ом с коэффициентом гармонических искажений менее 0,05%....

Обзор портативного паяльника Alientek T80P: подробный тест точности нагрева и поддержания температуры

Развитие микроэлектроники и импульсных силовых устройств привело к постепенному вытеснению классических громоздких сетевых паяльных станций высокоэффективными портативными решениями. Появление...

Венский шницель: как тонкая телятина получает воздушную хрустящую панировку, которая не должна плотно прилипать к мясу

У хорошего венского шницеля есть странная особенность: его панировка ведёт себя так, будто хочет отделиться от мяса. Она поднимается пузырями, образует складки и местами оставляет между собой и...

Можно ли охладить Венеру и сделать её пригодной для жизни

Венера почти такого же размера, как Земля, а сила тяжести на ней лишь немного меньше земной. При этом на её поверхности температура достигает 465 градусов, а плотная углекислотная атмосфера...

Закрытый кузов, полный привод и «пневма»: каким мог стать наследник ЛуАЗа

Маленький ЛуАЗ охотно покупали для деревни, рыбалки и поездок по таким дорогам, куда на обычной легковушке лучше было не сворачивать. На шоссе удовольствия от него было гораздо меньше: тесный...