Un team di ricerca presso la South Dakota School of Mines &Technology ha costruito un purificatore d'aria che ha ridotto il radon nell'aria a circa 50 volte inferiore rispetto alla tipica aria esterna. Il team sta contribuendo a garantire il successo di uno degli esperimenti sulla materia oscura più sensibili al mondo:LZ. La materia oscura non è mai stata osservata direttamente. Ma si ritiene che costituisca l'85% di tutta la materia dell'universo. Il mistero della materia oscura è considerato una delle domande più urgenti nella fisica delle particelle. L'esperimento LZ è condotto in profondità nel sottosuolo dove sarà protetto da particelle ad alta energia, chiamata radiazione cosmica, che possono creare segnali di sottofondo indesiderati. Ma gli ambienti sotterranei pongono altre sfide. Sono spesso più ricchi di radon, che può anche ostacolare esperimenti sensibili.

"Di solito la concentrazione di radon nel sottosuolo è piuttosto alta, ma l'apparecchiatura che è stata installata in SURF riduce il fondo di radon di un fattore mille, "dice Richard Schnee, dottorato di ricerca, il capo del dipartimento di fisica della South Dakota Mines. "Le particelle radioattive sono un vero problema per questi rivelatori di materia oscura super sensibili". Anche minuscole quantità di radon potrebbero contaminare e annullare l'esperimento. "Senza questo, la comunità scientifica non ha motivo di fidarsi dei nostri risultati, " dice Eric Morrison, uno studente di dottorato presso South Dakota Mines che sta lavorando al progetto.

Mentre il gas radon nell'aria a SURF può essere sufficiente per interrompere un esperimento sensibile, non basta essere pericolosi per gli umani che lavorano sotto terra. Altri sistemi di trattamento dell'aria di SURF mantengono l'aria nel resto del laboratorio sotterraneo a livelli di sicurezza.

Il team di Schnee ha anche controllato molti dei componenti utilizzati per costruire LZ per la radiazione di fondo durante l'assemblaggio del rivelatore LZ. Questa comprensione del livello totale di radiazione di fondo nell'apparecchiatura stessa aiuta i ricercatori a prevedere il numero di eventi falsi positivi che sembrano interazioni di materia oscura. La LZ si è recentemente trasferita sottoterra al SURF e inizierà la caccia alla materia oscura nel prossimo anno. South Dakota Mines è una delle 37 istituzioni in tutto il mondo che lavorano su LZ.

Il team di South Dakota Mines ha anche progettato e installato un sistema di riduzione del radon per l'esperimento SuperCDMS SNOLAB. Questo esperimento è alla ricerca di particelle sospette di materia oscura insieme a LZ. SuperCDMS SNOLAB sarà assemblato e gestito presso il laboratorio canadese SNOLAB, situato 6, 800 piedi sottoterra all'interno di una miniera di nichel vicino alla città di Sudbury, Ontario. È il laboratorio sotterraneo più profondo del Nord America. SD Mines è una delle 26 istituzioni in tutto il mondo che lavorano su SuperCDMS SNOLAB.

Questi due esperimenti, SuperCDMS SNOLAB e LZ, sono nuovi e potenti strumenti che cercheranno di risolvere uno dei più grandi misteri della fisica moderna:la materia oscura.