暗物质照亮了未来
2023年夏天, 五名路易斯堡学院的STEM学生穿上实验室的大褂，深入研究宇宙的奥秘 格兰萨索国家实验室 坐落在意大利南部阿布鲁佐地区白雪皑皑的格兰萨索山脉下面. 成立于1985年4月,600英尺的岩石, lng是世界上最大的地下研究中心. 来自世界各地的700多名科学家因其低水平的自然辐射和宇宙射线噪音而寻找这些独特的遮蔽实验室空间. “安静”的环境增加了他们发现罕见的中微子和暗物质相互作用的机会.
“近年来，暗物质已经成为一个非常受欢迎的STEM话题,杰德·马丁内斯说, 主修计算机工程，辅修数学的大三学生. “我在另一份实习中教学生粒子物理, 所以我对这个机会很感兴趣，可以扩展我在量子力学和粒子物理相关实验方面的知识.”
因为实验室里没有轰炸, LNGS拥有世界上最先进的暗物质探测器, 被称为 DarkSide-20K 探测器. 暗物质探测器需要低放射性的氩, 所有这些都来自多伊峡谷的一个天然二氧化碳储存库, 在路易斯堡学院以西一小时车程的地方. 提取的氩气被运往撒丁岛, 意大利, 用于化学净化，最后送到lng，供参与暗面合作的科学家使用, 国际实验室和大学的合作伙伴关系，为暗面实验做出贡献.
普林斯顿大学是美国“黑暗合作”的牵头机构.S.2015年，FLC被拉入该项目，因为它靠近氩提取点. 随着萃取厂工作的进展，FLC物理学教授 & 工程劳里·威廉姆斯(Laurie Williams)成为该组织的首席研究员.S. 外展. 她的部分外联工作包括将FLC学生与普林斯顿/格兰萨索暑期学校项目联系起来, 哪个学校欢迎来自世界各地的本科生体验专业科学家的一天生活.
“这是一个绝佳的机会，可以在正在开发尖端实验的实验室获得更多的实践经验."
Victoria Nofchissey是物理学专业的大四学生
“暑期课程的目的是介绍在特定领域工作的感觉,维多利亚·诺奇西说, 他是恐龙族的一员，主修物理学的大四学生. “你就能越快更好地了解那种环境的感觉, 就越容易做出学术选择，引导你进入一个真正充实的职业生涯. 我一直对粒子物理充满热情，并希望对物理有更多的了解，这将塑造知识的进程, 所以这是一个很好的机会，可以在实验室里获得更多的实践经验，在这里，尖端的实验正在被开发.”
走向黑暗的一面
在一个典型的日子里，学生们在 咖啡,小铜喇叭, 和 fette biscottate 在离实验室30分钟路程的酒店. 他们开车经过了山脉、河流和瀑布，然后进入了通往lng的隧道. 一旦进入画廊, 学生们在物理课上比科学家逊色, 电脑, 机械, 电气工程部门. 然后他们进入了洁净室，暗面- 20k设备的所在地.
“洁净室是制造光电倍增管的地方，必须比外科手术室更加无菌,Sh和yn Gee解释道, 主修工程，主修环境专业的大三学生.
在他们为期三周的实习中, 吉和她的同事们接受了制作过程中的在职培训, 测试, 研究, 暗面实验的发展.
“看到每个部门都参与到《韦德1946》项目的制作过程中，我感到非常惊奇,伊莱娜说, 他是恐龙族的一员，主修物理，辅修数学. “当深入研究每个组件的物理特性时, 看到每天都在进行的沟通和故障排除所取得的进展简直令人困惑.”
校友Gwendolyn Jane Tsosie(工程专业, 2002年，他在洛斯阿拉莫斯国家实验室的核与粒子物理与应用部门攻读高能核物理学学士学位. 她被选中参加2023年lng夏季项目，以加强她对粒子物理和暗物质探测器力学的理解.
“从这段经历中挑选最喜欢的记忆是很困难的, but seeing the underground lab was probably the best; I learned the importance of that for 暗物质 和 neutrino 研究 和 how hard it is to minimize noise in the data,Tsosie说, 恐龙部落的成员.
揭示暗物质的奥秘
DarkSide-20K探测器以弱相互作用的大质量粒子的形式寻找暗物质的罕见信号, wimp. 对于科学懦夫(像我们大多数人)来说，到底是什么 暗物质?
“如果我们考虑宇宙中已知的所有‘正常’物质——恒星, 气体, 基本上是整个可见的宇宙——它只占宇宙中物质和能量的5%,威廉姆斯解释道. 科学家们认为，在剩下的95%中，27%是暗物质，大约68%是暗能量. 它是黑暗的，因为它看起来不像“正常”物质那样相互作用.”
Williams said the study of 暗物质 is not new; since the 1920s, 天文学家假设，宇宙中一定含有比我们所能看到的更多的物质，因为在宇宙中起作用的引力似乎比可见物质本身所能解释的更强.
几项天文测量证实了暗物质的存在, 在全球范围内，通过极其灵敏的探测器直接观察暗物质粒子与普通物质的相互作用, 这将证实它的存在，并阐明它的性质,LNGS用一种声音说 声明. “然而, 这些相互作用是如此微弱，以至于到目前为止它们还没有被直接探测到, 迫使科学家们建造越来越灵敏的探测器.”
在无尘室和科学家一起工作之后, 学生们下午花一个小时上宇宙学课, 实验和固态物理, 半导体技术, 电子产品, 和光电. 他们学习了粒子物理学的基础知识, 数据收集和材料选择, 太阳中微子, 宇宙射线, 过去的暗物质项目, 目前的暗面实验, 基本理论, 模型, 还有关于量子力学的想法.
“一开始我感到迷茫，”吉说. “我对粒子物理和暗物质一无所知，完全脱离了自己的舒适区. 起初, 当和我在一起的每个人都知道发生了什么时，我感到很孤独, but then I would remind myself that it's okay that I don't know; I am here to learn.”
Gee wasn’t entirely lost; she had just taken an electric networks course at FLC, 因此，她觉得自己已经准备好了有关电路板的课程.
“看到他们使用EAGLE(易于应用的图形布局编辑器)真是太酷了，因为我必须使用相同的程序为我的班级制作[印刷电路板],他说. “我喜欢看到我在课堂上学到的东西在专业的工作环境中得到应用.”
“总的来说，这是一次终生难忘的经历，”Saltclah补充道. “暑期项目是一个绝佳的机会，可以看到现实世界中发生了什么.“学习粒子物理学，亲眼目睹如此巨大的工程，真是梦想成真.”
回归正常
除了把他们的思想集中在银河系最微小的现象上, 对旅行者来说，另一个明显的挑战是克服语言障碍.
“在实验室里，英语被广泛使用，”诺奇西说. “然而，在讲课过程中，有些东西在翻译中丢失了. 值得庆幸的是, 演讲者花时间用我们能理解的方式完整地传达了信息, 尤其是当我们要求澄清的时候.”
“有几个人告诉我们，很多科学词汇很难翻译，因为其他语言中没有相应的词汇, 所以是英语,Saltclah补充道. “我们遇到的每个人都很好，很乐于助人，没有语言障碍. 手势拯救了我们.”
经过一天令人兴奋的实验和讲座, 学生们在舒适的Abruzzese晚餐上放松 意式烤面包, 汤圆, or arrosticini这里的每一道菜都使用阿布鲁佐地区著名的橄榄油.
“我发现其中一道传统菜肴叫做‘ arrosticini这是一种串羊肉，”Saltclah回忆道. 纳瓦霍人也喜欢吃羊肉! 和他们分享这也是我们的传统食物之一是很有趣的, 除了我们把肉串起来.”
学生们说，另一个共同的亮点是漫游到罗马，体验该国最具历史意义的地标建筑和艺术.
“承认别人的生活方式，并将其与自己的生活方式进行比较，这可能会让人感到非常谦卑，而且往往会促进接受和同情,马丁内斯说. “对于大学生来说，获得这种生活经验以及专业经验和知识是一个很好的机会.”
“(这次经历)让我对成为一名物理学家的目标更有信心. 我的目标不再像是白日梦，而是可以实现的."
Elaina Saltclah是一名主修物理辅修数学的大三学生
“暗物质:光是听到这个词听起来就很酷很诱人，”Saltclah说. “获得你感兴趣的科目的第一手经验，并看到你想做的事情的大局，这是你不能错过的。. 这让我对成为一名物理学家的目标更有信心. 我的目标不再像是白日梦，而是可以实现的.”