Исследования российских ученых из НИИ ядерной физики МГУ и нескольких других институтов, проводившиеся под руководством Александра Чепурнова, показали, что титан с ультранизким содержанием радиоактивных элементов возможно производить в промышленных масштабах. Материал можно будет использовать для конструирования детекторов темной материи и других низкофоновых экспериментов, сообщает сайт НИИЯФ МГУ.

В проекте также принимают участие российские ученые из ИФТТ РАН (ФАНО), РХТУ им. Д.И. Менделеева, МГТУ им. Баумана и специалисты Соликамского магниевого завода.

Присутствие радиоактивных элементов, например, изотопов тория и урана, в конструкции детектора необходимо сводить к возможному минимуму, так как продукты их естественного распада имитируют сигнал от ожидаемого чрезвычайно редкого процесса взаимодействия — столкновения частицы темной материи с атомами обычного вещества.

В настоящее время детекторы темной материи изготавливают из нержавеющей стали с ультранизким содержанием радиоактивных элементов. Эту сталь просто отбирают из выпускаемых партий, выпускать ее в промышленных условиях невозможно.

В настоящее время в международном проекте по поиску темной материи DarkSide российский ультрачистый титан рассматривается как вероятный кандидат в качестве конструкционного материала для будущего детектора большего объема. К такому решению пришли после получения результатов исследований производства титановой губки, проведенных на Соликамском магниевом заводе.

Российские ученые показали, что можно производить сверхчистую титановую губку, то есть исходный материал для производства полуфабрикатов из титана. Для выпуска титановой губки можно использовать широко применяемый в промышленности процесс Кролла, а металлургические методы передела и очистки титановой губки позволят изготавливать слитки сверхчистого титана.

«Если сейчас для поиска темной материи нужно несколько сотен килограмм низкофоновых конструкционных материалов, то в будущем нужны будут десятки тонн. Если удастся создать производство ультранизкофонового титана, и он будет недорогим за счет использования хорошо известных промышленных технологий производства титана, то его можно будет использовать для всех будущих низкофоновых экспериментов вместо нержавеющей стали. Сейчас титан приблизительно в 4 раза дороже нержавеющей стали», — рассказал сотрудник НИИЯФ МГУ Александр Чепурнов.

На следующем этапе исследования ученым предстоит отработать непосредственно методики изготовления деталей из титана без внесения радиационных загрязнений. Например, во время лазерной сварки и резки. Интерес к производству титана с низким содержанием радиоактивных элементов не ограничивается фундаментальной физикой частиц. Тугоплавкие металлы высокой чистоты также востребованы в микроэлектронике, в физическом материаловедении и в медицине.