Before I get into why xenon, I'm going to spiel a little bit about how these class of detectors work. LUX/LZ is one of a number of dual phase noble element time projection chambers that are being used to search for a possible dark matter candidate called a WIMP (weakly interacting massive particle). [1](_URL_0_) [2](_URL_1_) [3](_URL_3_) [4] (_URL_5_). WIMPS [5] (_URL_8_) are a hypothetical early-universe relic that are a hot candidate to explain a series of astronomical observations that get lumped into a catch-all term *dark matter*. 

So how do you (directly) find a WIMP? Well, you look for evidence of a WIMP-nucleus collision. One common class of detectors used to look for evidence of these collisions are dual phase noble element time projection chambers (TPCs) [6](_URL_9_). In these detectors a WIMP undergoes a nuclear recoil with an atom in the liquid volume. When this occurs, both charge and light are liberated. The light is detected almost immediately by arrays of light detectors (photomultiplier tubes/PMTs [7] (_URL_2_) ) arranged at the top and bottom of the detector. Liberated charge is drifted (accelerated via electric field) through the liquid noble element into the gaseous  region - the other phase in dual phase. As charge is accelerated through the gaseous region, it produces electroluminescence (more light), which is again seen in the PMTs. [Distribution of light in the PMTs is used to determine x-y position and the time difference between the two signals (called S1 and S2) give you the z-position. [8](_URL_10_)]

So all of that is well and good, but why xenon? Well, there are a few reasons. Firstly, you'd like to make sure that you maximize the chance of seeing a WIMP-nucleon collision also called the cross section [9](_URL_4_). It turns out that the cross section is proportional to the square of the mass of the target nucleus [10](_URL_6_) so having something with high atomic mass/density is good. Secondly, you'd like something that is non-reactive. You don't want to lose a potential signal by having electrons recombine with one another. And thirdly, you want to make sure that the light you produce is not at an energy that xenon is optically absorbing at. It turns out that xenon creates short lived dimers (Xe_2), and the energy produced from the decay of these dimers is much less than the excitation energy for xenon [11](_URL_7_). This is not a comprehensive list, but it outlines some of the main points. If you look on a chemical table for materials that satisfy these properties, you will find that xenon is a good choice (argon is also a good choice and is another popular element used in dual phase TPCs). 
මම ඇයි xenon ගැන සොයා බැලීමට පෙර, මම මෙම අනාවරක පන්තිය ක්‍රියා කරන ආකාරය ගැන ටිකක් විස්තර කරන්නම්. LUX/LZ යනු WIMP (දුර්වල ලෙස අන්තර්ක්‍රියා කරන දැවැන්ත අංශු) ලෙස හැඳින්වෙන අඳුරු පදාර්ථ අපේක්ෂකයෙකු සෙවීමට භාවිතා කරන ද්විත්ව අදියර උච්ච මූලද්‍රව්‍ය කාල ප්‍රක්ෂේපණ කුටි ගණනාවකින් එකකි. [1](_URL_0_) [2](_URL_1_) [3](_URL_3_) [4] (_URL_5_). WIMPS [5] (_URL_8_) යනු උපකල්පිත පූර්ව-විශ්ව ධාතුවක් වන අතර එය ග්‍රහණ පදයක් *අඳුරු පදාර්ථ* බවට පත්වන තාරකා විද්‍යාත්මක නිරීක්ෂණ මාලාවක් පැහැදිලි කිරීමට උණුසුම් අපේක්ෂකයෙකි. ඉතින් ඔබ (සෘජුවම) WIMP එකක් සොයා ගන්නේ කෙසේද? හොඳයි, ඔබ WIMP-න්යෂ්ටික ඝට්ටනයක් පිළිබඳ සාක්ෂි සොයන්න. මෙම ඝට්ටන පිළිබඳ සාක්ෂි සෙවීමට භාවිතා කරන එක් පොදු අනාවරක පන්තියක් වන්නේ ද්විත්ව අදියර උච්ච මූලද්‍රව්‍ය කාල ප්‍රක්ෂේපණ කුටි (TPCs) [6](_URL_9_). මෙම අනාවරක තුළ WIMP ද්‍රව පරිමාවේ පරමාණුවක් සමඟ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතිචක්‍රීකරණයකට ලක් වේ. මෙය සිදු වූ විට, ආරෝපණය සහ ආලෝකය යන දෙකම නිදහස් වේ. අනාවරකයේ ඉහළ සහ පහළ ස්ථානගත කර ඇති ආලෝක අනාවරක (ඡායාරූප ගුණක නල/PMTs [7] (_URL_2_)) මඟින් ආලෝකය ක්ෂණිකව පාහේ අනාවරණය වේ. මුදා හරින ලද ආරෝපණ ද්‍රව උච්ච මූලද්‍රව්‍ය හරහා වායුමය කලාපයට ප්ලාවනය වේ (විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය හරහා වේගවත් වේ) - අනෙක් අදියර ද්විත්ව අදියරේදී. වායුමය කලාපය හරහා ආරෝපණය වේගවත් වන විට, එය විද්‍යුත් විච්ඡේදනය (වැඩි ආලෝකය) නිපදවයි, එය නැවත PMT වල දක්නට ලැබේ. [PMTs හි ආලෝකය බෙදා හැරීම xy ස්ථානය තීරණය කිරීමට භාවිතා කරන අතර සංඥා දෙක (S1 සහ S2 ලෙස හැඳින්වේ) අතර කාල වෙනස ඔබට z-ස්ථානය ලබා දෙයි. [8](_URL_10_)] ඉතින් ඒ සියල්ල හොඳයි, නමුත් ඇයි xenon? හොඳයි, හේතු කිහිපයක් තිබේ. පළමුව, ඔබ හරස්කඩ [9](_URL_4_) ලෙසද හැඳින්වෙන WIMP-නියුක්ලියෝන ගැටුමක් දැකීමේ අවස්ථාව උපරිම කරන බවට සහතික කර ගැනීමට ඔබ කැමතිය. එය හරස්කඩ ඉලක්ක න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධයේ වර්ගයට සමානුපාතික වන බව පෙනේ [10](_URL_6_) එබැවින් ඉහළ පරමාණුක ස්කන්ධය/ඝනත්වය සහිත යමක් තිබීම හොඳය. දෙවනුව, ඔබ ප්‍රතික්‍රියාශීලී නොවන දෙයකට කැමතියි. ඉලෙක්ට්‍රෝන එකිනෙක සමඟ නැවත සම්බන්ධ වීමෙන් විභව සංඥාවක් නැති කර ගැනීමට ඔබට අවශ්‍ය නැත. තෙවනුව, ඔබ නිපදවන ආලෝකය සෙනෝන් දෘශ්‍ය ලෙස අවශෝෂණය කරන ශක්තියක නොවන බවට වග බලා ගැනීමට ඔබට අවශ්‍යය. සෙනෝන් කෙටි කාලීන ඩයිමර් (Xe_2) නිර්මාණය කරන බව පෙනී යන අතර, මෙම ඩයිමර්වල ක්ෂය වීමෙන් නිපදවන ශක්තිය සෙනෝන් [11](_URL_7_) සඳහා වන උත්තේජක ශක්තියට වඩා බෙහෙවින් අඩුය. මෙය සම්පූර්ණ ලැයිස්තුවක් නොවේ, නමුත් එය ප්රධාන කරුණු කිහිපයක් ගෙනහැර දක්වයි. ඔබ මෙම ගුණාංග තෘප්තිමත් කරන ද්රව්ය සඳහා රසායනික වගුවක් දෙස බැලුවහොත්, සෙනෝන් හොඳ තේරීමක් බව ඔබට පෙනී යනු ඇත (ආගන් ද හොඳ තේරීමක් වන අතර ද්විත්ව අදියර TPC වල භාවිතා වන තවත් ජනප්රිය මූලද්රව්යයකි). 