Dr hab. Grzegorz Zuzel z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ w Krakowie chce poznać naturę „ciemnej materii”, która jak się uważa, stanowi jedną czwartą wszechświata.
Ciemna materia, jak sama nazwa wskazuje, nie emituje ani nie absorbuje promieniowania elektromagnetycznego. Mimo że pewne obserwacje wskazują na jej istnienie, dotychczas nie udało się zarejestrować jej bezpośrednich oddziaływań. Detekcja ciemnej materii jest niezwykle trudna ze względu na obecność naturalnej promieniotwórczości — o rzędy wielkości bardziej intensywnej od poszukiwanego sygnału.
W ramach projektu TEAM finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej dr Zuzel planuje opracowanie innowacyjnych na skalę światową metod uzyskiwania materiałów radioczystych, tzn. praktycznie wolnych od naturalnych izotopów promieniotwórczych. Opracowane zostaną także techniki pozwalające na zwiększenie czułości urządzeń rejestrujących niezwykle rzadkie reakcje jądrowe. Rejestracja cząstek ciemnej materii jest możliwa z wykorzystaniem detektorów zbudowanych z radioczystych materiałów i odseparowanych odpowiednimi osłonami od promieniowania otoczenia. Ponadto, aby wyeliminować wpływ promieniowania kosmicznego umieszcza się je w podziemnych laboratoriach, w których kilkusetmetrowa warstwa gruntu skutecznie tłumi niepotrzebny „hałas”. Naukowiec z UJ współpracuje z laboratoriami podziemnymi w Canfranc (Hiszpania) oraz w Gran Sasso (Włochy), gdzie od wielu lat poszukuje się śladów oddziaływań niewidzialnej części wszechświata.
— Poszukujemy radioczystych materiałów lub technologii, które pozwolą nam takie materiały uzyskać. Aby móc zweryfikować, czy dany materiał spełnia nasze wymagania i może być wykorzystany do budowy detektorów ciemnej materii, konstruujemy urządzenia i opracowujemy metody pomiarowe, które pozwalają nam badać jak najniższy poziom promieniotwórczości. Eksperymenty prowadzimy często w laboratoriach podziemnych po to, aby odciąć się od promieniowania kosmicznego, które na powierzchni zaburzałoby nam pomiary — mówi dr Grzegorz Zuzel, który tematem zajmuje się od lat 90.
Wyniki prowadzonych badań będą miały wiele zastosowań nie tylko w ramach poszukiwań ciemnej materii, ale także innych niezwykle rzadkich procesów jądrowych. Można je będzie także wykorzystać w przemyśle, pomiarach środowiskowych, elektronice czy medycynie nuklearnej, gdzie czulsze detektory pozwolą skrócić czas badania oraz znacząco zmniejszyć dawkę przyjmowanego przez pacjentów promieniowania.
