Un equipo de investigación de la Escuela de Minas y Tecnología de Dakota del Sur ha construido un purificador de aire que ha reducido el radón en el aire a unas 50 veces menos que el aire exterior típico. El equipo está ayudando a garantizar el éxito de uno de los experimentos de materia oscura más sensibles del mundo:LZ. La materia oscura nunca se ha observado directamente. Pero se cree que constituye el 85% de toda la materia del universo. El misterio de la materia oscura se considera una de las cuestiones más urgentes de la física de partículas. El experimento LZ se lleva a cabo a gran profundidad bajo tierra donde estará protegido de partículas de alta energía, llamada radiación cósmica, que puede crear señales de fondo no deseadas. Pero los entornos subterráneos plantean otros desafíos. Suelen contener más radón, que también puede impedir experimentos sensibles.

"Por lo general, la concentración de radón bajo tierra es bastante alta, pero el equipo que se ha instalado en SURF reduce el fondo de radón en un factor de mil, "dice Richard Schnee, Doctor., el jefe del departamento de física de South Dakota Mines. "Las partículas radiactivas son un problema real para estos detectores de materia oscura súper sensibles". Incluso cantidades minúsculas de radón podrían contaminar y arruinar el experimento. "Sin esto, la comunidad científica no tiene motivos para confiar en nuestros resultados, "dice Eric Morrison, un estudiante de posgrado de doctorado en South Dakota Mines que está trabajando en el proyecto.

Si bien el gas radón en el aire en SURF puede ser suficiente para interrumpir un experimento sensible, no basta con ser peligroso para los humanos que trabajan bajo tierra. Otros sistemas de tratamiento de aire de SURF mantienen el aire del resto del laboratorio subterráneo a niveles seguros.

El equipo de Schnee también verificó muchos de los componentes utilizados para construir LZ en busca de radiación de fondo mientras se ensamblaba el detector LZ. Esta comprensión del nivel total de radiación de fondo en el propio equipo ayuda a los investigadores a predecir la cantidad de eventos falsos positivos que parecen interacciones de materia oscura. El LZ se mudó recientemente bajo tierra en SURF y está listo para comenzar la búsqueda de materia oscura el próximo año. South Dakota Mines es una de las 37 instituciones en todo el mundo que trabajan en LZ.

El equipo de South Dakota Mines también ha diseñado e instalado un sistema de reducción de radón para el experimento SuperCDMS SNOLAB. Este experimento está en la búsqueda de partículas sospechosas de materia oscura junto con LZ. SuperCDMS SNOLAB será ensamblado y operado en el laboratorio canadiense SNOLAB, ubicado 6, 800 pies bajo tierra dentro de una mina de níquel cerca de la ciudad de Sudbury, Ontario. Es el laboratorio subterráneo más profundo de América del Norte. SD Mines es una de las 26 instituciones en todo el mundo que trabajan en SuperCDMS SNOLAB.

Estos dos experimentos, SuperCDMS SNOLAB y LZ, son nuevas y poderosas herramientas que intentarán resolver uno de los mayores misterios de la física moderna:la materia oscura.