Une équipe de recherche de la South Dakota School of Mines &Technology a construit un purificateur d'air qui a réduit le radon dans l'air à environ 50 fois moins que l'air extérieur typique. L'équipe contribue à assurer le succès de l'une des expériences sur la matière noire les plus sensibles au monde, LZ. La matière noire n'a jamais été directement observée. Mais on pense qu'il représente 85 % de toute la matière de l'univers. Le mystère de la matière noire est considéré comme l'une des questions les plus urgentes en physique des particules. L'expérience LZ se déroule profondément sous terre où elle sera protégée des particules à haute énergie, appelé rayonnement cosmique, qui peuvent créer des signaux de fond indésirables. Mais les environnements souterrains posent d'autres défis. Ils sont souvent plus riches en radon, ce qui peut également entraver les expériences sensibles.

« Habituellement, la concentration de radon dans le sous-sol est assez élevée, mais l'équipement qui a été installé dans SURF réduit le bruit de fond de radon par un facteur de mille, " dit Richard Schnee, Doctorat., le chef du département de physique de South Dakota Mines. "Les particules radioactives sont un vrai problème pour ces détecteurs de matière noire super sensibles." Même des quantités infimes de radon pourraient contaminer et faire échouer l'expérience. "Sans cela, la communauté scientifique n'a aucune raison de se fier à nos résultats, ", déclare Eric Morrison, doctorant à South Dakota Mines, qui travaille sur le projet.

Alors que le gaz radon dans l'air à SURF peut suffire à perturber une expérience sensible, il ne suffit pas d'être dangereux pour les humains qui travaillent sous terre. D'autres systèmes de traitement d'air de SURF maintiennent l'air dans le reste du laboratoire souterrain à des niveaux sûrs.

L'équipe de Schnee a également vérifié de nombreux composants utilisés pour construire le LZ pour le rayonnement de fond lors de l'assemblage du détecteur LZ. Cette compréhension du niveau total de rayonnement de fond dans l'équipement lui-même aide les chercheurs à prédire le nombre d'événements faussement positifs qui ressemblent à des interactions avec la matière noire. La LZ a récemment déménagé sous terre à SURF et devrait commencer la chasse à la matière noire au cours de l'année à venir. South Dakota Mines est l'une des 37 institutions dans le monde travaillant sur la LZ.

L'équipe de South Dakota Mines a également conçu et installé un système de réduction du radon pour l'expérience SuperCDMS SNOLAB. Cette expérience est à la recherche de particules présumées de matière noire aux côtés de LZ. SuperCDMS SNOLAB sera assemblé et exploité au laboratoire canadien SNOLAB, situé 6, 800 pieds sous terre à l'intérieur d'une mine de nickel près de la ville de Sudbury, Ontario. C'est le laboratoire souterrain le plus profond en Amérique du Nord. SD Mines est l'une des 26 institutions dans le monde à travailler sur SuperCDMS SNOLAB.

Ces deux expériences, SuperCDMS SNOLAB et LZ, sont de nouveaux outils puissants qui tenteront de résoudre l'un des plus grands mystères de la physique moderne :la matière noire.