Wissenschaftler sind die kältesten Kubikmeter im Universum erstellen.

Es ist schwer zu beschreiben, genau wie kalt die kältesten Kubikmeter im Universum sein wird. Gefroren, nur ein kurzes Aufflackern über dem absoluten Nullpunkt – die Temperatur auf die Atome können nicht sogar vibrieren – CUORE Experiment versucht, eine winzige Anzahl festzunageln, die Physiker lange entzogen hat: die Masse ein Neutrino.

Der CUORE-Detektor oder die kryogene unterirdische Observatorium für seltene Ereignisse ist tief im Inneren eines Berges in Italien untergebracht. Als eines der weltweit größten Kryostate — denke, einen super-kalten Kühlschrank mit flüssigem Helium gekühlt – es ist gebaut, um verrückte Spezifikationen, einschließlich der Abschirmung, Jahrtausende alte Blei aus einem römischen Schiffbruch. (Alte Blei hat weniger natürlichen Radioaktivität). CUORE werden im Jahr 2015 voll im Gange.

Um zu verstehen, warum der CUORE Detektor muss so kalt sein, machen Sie sich bereit für einige Teilchenphysik. CUORE ist gebaut, um einen Prozess namens neutrinolosen doppelten Betazerfall, die theoretisiert wurde aber noch nie zuvor gesehen zu erkennen. Es ist ein Prozess, wo Atome zwei Elektronen und genau Null Neutrinos zu verlieren. Aber warten Sie, wir sind nicht auf der Suche nach der Masse des Neutrinos? Nun, Verfall "standard" spuckt zwei Elektronen und zwei Neutrinos. Einige rechnen und voila, Sie haben die Masse ein Neutrino – vorausgesetzt, es geht alles nach Theorie.

Der CUORE Detektor muss kalt sein, weil neutrinolosen doppelten Betazerfall nur eine winzige Menge an Energie freisetzt. Die frei werdende Energie erhöht die Innentemperatur um eine ebenso winzige Menge – je kälter Ihre Grundlinie, desto besser können Sie erkennen diese winzige Änderung.

Der Detektor im Inneren des CUORE Kryostaten. Kredit: LNGS

Der Detektor selbst befindet sich in einer Reihe von Kammern wie russische Puppen, jeweils kleiner und kälter als die vorhergehende. Die kältesten und letzte Kammer ist über ein Kubikmeter Volumen und eingefroren, nur ein kurzes Aufflackern über dem absoluten Nullpunkt. In einem kürzlich auf ArXiv Preprint Repository hochgeladen beschreibt es Jonathan Ouellet der UC Berkeley und dem CUORE-Experiment als die kälteste Kubikmeter im Universum.

Um sicher zu sein, haben Wissenschaftler kältere Temperaturen vor erreicht – immer auf einem zehn Millionstel Grad über dem absoluten Nullpunkt und sogar unter absoluten Nullpunkt durch sonderbare Quanteneffekte. Was CUORE einzigartig macht, ist seine Größe und die Tatsache, dass, die Sie kontinuierlich für fünf Jahre läuft. Es wird kälter und größer als alle künstlichen oder natürlichen Platz im Universum – nun, sagen wir bekannten Universum.

Haben Sie eine Vorliebe für mehr Details, lesen Sie Ouellets Papier auf ArXiv, wo er Vorbehalte erkennt, wie "die Definition der Kubikmeter unscharf gemacht werden kann. Hier habe ich nur eine einfache zusammenhängende konvexe Volumen des Raumes betrachtet." Yup, das ist richtig. [ArXiv]

Bild oben: Montage einer frühen Version von CUORE. Bildnachweis: CUORE Zusammenarbeit.