Ksenon soluduğumuz havada var olmasına rağmen 10 tonluk ksenonu sıvı halde elde etmek o kadar da kolay değildir.
Demek, yeraltının derinliklerinde karanlık maddeyi tespit etmeyi denemek için ksenon satın almak istiyorsunuz. Problem değil. Birkaç büyük ölçekli tedarikçisiyle bunun için bir pazar mevcut.
Bekle, ne dedin sen ? LUX-ZEPLIN karanlık madde deneyi için inanılmaz derecede saf, 10 ton sıvı ksenona mı ihtiyacın var ? İşte bu biraz daha zor olacak.
Büyük miktarlarda ksenon aramak, biraz karanlık madde aramaya benzer : Her yerde var olmasına rağmen, renksizdir, kokusu yoktur ve geriye kalan her şeyden ayırması oldukça zordur. Ksenon soluduğumuz havada var olmasına rağmen, aynı zamanda dünyadaki en nadir elementlerinden birisidir.
Havanın içinde 11.5 milyonda 1 oranda ksenon vardır. Sıvı ksenon elde eden küresel endüstri, yılda yaklaşık 40 ton ksenon üretiyor, dolayısıyla 10 ton epey yüksek bir sipariş.
SLAC Ulusal Hızladırıcı Laboratvuarı’na katılmak için geçen sene Case Western Reserve Üniversitesi’nden ayrılan Daniel Akerib ile birlikte SLAC’ta fizikçi olan Thomas Shutt : “Senelik bir kaç ton ksenon almak pazarı çok fazla etkilemez, fakat Eğer yılda 10 ton almak istiyorsanız, bu tüm pazarın çeyreği demektir. “,dedi.
Akerib ve Shutt karanlık madde parçacıklarını bulmak için en büyük ölçekli girişimlerden birisi olan ve SLAC’ın planlanan LUX-ZEPLIN –ya da LZ- deneyini yönetiyorlar . Kendisinden daha küçük eski LUX(Large Underground Xenon(büyük yeraltı ksenonu)) deneyindeki gibi, LZ de süper soğutulmuş sıvı ksenon ile doldurulacak.
Ksenon diğer birkaç nadir gazda olduğu gibi, atomları başka parçacıklarla çarpıştığında ışık parlamaları ve elektronlar yayabilir. South Dakota Lead’te yerin 1.6 km(1 mil) altında bulunacak olan LZ dedektörü, diğer birçok parçacıktan korunmuş olacak ve karanlık madde parçacıklarından gelecek olan sinyalleri görmeyi bekleyecek.
Akerib, “Ksenon gerçekten iyi bir durdurma gücüne sahiptir.” dedi. Ksenonun sıvı hali o kadar yoğundur ki alüminyum onun üzerinde yüzebilir. Ksenon, özellikle geçen parçacıklara karşı hassastır.
Ksenon karanlık madde deneyleri haricinde birçok alanda kullanılıyor. Ksenon bazı araçlarda bulunan mavimsi farlardaki gibi halojen lambalarda, lazerleri yönlendiren flaş lambaları gibi diğer özelleşmiş ışıklandırmalar için kullanılan ampullerde ve itici güç olarak uydularda ve uzay mekiklerinde talep görmektedir. Aynı zamanda yarı iletken üretiminde, medikal görüntülemede ve bir anastezik olarak kullanılmaktadır.
Ksenon; sıvı eriyik demirin yüzeyinden kirin temizlenmesi için, sıvı oksijenin kullanıldığı çelik üretimi işleminin bir yan ürünüdür. Rusya, Güney Afrika ve Suudi Arabistan başlıca ksenon üreticileridir. Rusya Sovyetler birliği döneminde, çelik üretimi büyük ölçüde devlet kontrolüne geçtiğinde, bu pazarın baş aktörlerinden birisi haline geldi.
Fakat, endüstride üretilen ksenon, LZ deneyinin hassas olma gereksinimi için yeterince saf değildir.
Shutt, havanın içerisindeki ksenonu elde etmek bir seçenek değildi, dedi. Shutt,“Eğer sıfırdan ksenonu arıtmaya başlamak zorunda olsaydık, bu çok daha pahalı olacaktı.” dedi.
LZ ekibi ksenonu önümüzdeki 3-4 senenin üzerinde bir sürede elde etmeyi planlıyor.
Shutt, ksenon için bir son kullanma tarihi yok, sadece ksenonun buharlaşma olmaması için sıkıca kaplanması gerekiyor, dedi. “Kullandığımız ksenonu LZ deneyi tamamlandığında tekrardan pazara sürebiliriz ya da diğer bilimsel deneylerde kullanabiliriz” dedi. “Ondan sonsuza kadar faydalanabiliriz.”
LZ ekibi karanlık madde dedektörünün ultra-hassas olduğundan emin olmak için, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda sıvı ksenon içine karışabilen diğer bir nadir gaz olan kriptonu temizlemek için bir arıtma sistemi inşaat ediyorlar. LUX deneyi, her bir milyar parçada 100 parça kripton içeren ksenon ile başladı ve bunu her bir trilyon parçada 4 parça kripton olacak kadar arıttı. LZ ekibi ksenonu ,her bir trilyon parçada 0.015 parça kripton parça standartına kadar arıtması gerekiyor. Yani, şimdikinden 300 kat daha saf olması gerekiyor.
Shutt şu şekilde şaka yapıyor : LZ tamamıyla parçacık fiziğiyle ilgili olmasına rağmen, deneyi hazırlama aşamasında “işe yaramaz kimya mühendisleri haline geldik. ”
Şu anki plan, ksenonu 2018’e kadar arıtmak ve tamamını arıtma işleminden iki kez geçirmektir. Bu işlemin toplamda birkaç ay da tamamlanması bekleniyor. LZ’nin 2019’da başlaması planlanıyor.
Kaynak : http://www.symmetrymagazine.org/article/xenon-xenon-everywhere
