Υπάρχουν πολλές πιθανότητες οι φυσικοί να έχουν δει ένα σωματίδιο που θεωρείται ότι είναι το βασικό συστατικό της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης,- την φευγαλέα, αόρατη ουσία που αποτελεί περίπου το 85% όλης της μάζας του σύμπαντος – όμως αναγνωρίζουν ότι τα αποδεικτικά στοιχεία δεν είναι σίγουρα και οριστικά.
Μία 9-ετής έρευνα από ένα παρατηρητήριο μέσα σε ένα παλιό ορυχείο σιδήρου, κάπου 600 μέτρα κάτω από τη γη, απέφερε έως τώρα μόνο δύο πιθανές ανιχνεύσεις των Σωματιδίων με Μάζα που Αλληλεπιδρούν Ασθενώς, ή WIMPs.
Οι φυσικοί, πάντως, παραδέχονται ότι υπάρχει μια 75% πιθανότητα οι ανιχνεύσεις να ήταν απλώς θόρυβος του περιβάλλοντος – που σημαίνει ότι το παγκόσμιο κυνήγι για τα WIMPs από δύο ντουζίνες διαφορετικά παρατηρητήρια και εκατοντάδες άλλους επιστήμονες, θα συνεχιστεί.
"Με ένα ή δύο γεγονότα που έχουν ανιχνευτεί, είναι δύσκολο να πούμε με σιγουριά τι συμβαίνει. Οι αριθμοί είναι πολύ μικροί”, δήλωσε ο Tarek Saab, βοηθός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Φλόριδας και ένας από τους δεκάδες φυσικούς που συμμετέχουν στην Έρευνα Κρυογενικής Σκοτεινής Ύλης, ή CDMS ΙΙ, ένα πείραμα που γίνεται στο ορυχείο Soudan στη Βόρεια Μινεσότα.
Μια δημοσίευση σχετικά με τα αποτελέσματα ήδη έχει εμφανιστεί στο Science
Οι επιστήμονες πριν από δεκαετίες, αναγνώρισαν ότι οι ταχύτητες περιστροφής των γαλαξιών καθώς και η συμπεριφορά των γαλαξιακών σμηνών δεν μπορούσαν να εξηγηθούν από τις παραδοσιακές δυνάμεις της βαρύτητας, λόγω της ορατής μάζας των άστρων. Κάτι άλλο – κάτι αόρατο, μη ανιχνεύσιμο ακόμη αλλά εξαιρετικά ισχυρό – θα έπρεπε να ασκεί την δύναμη που απαιτείται για να αναγκάζει τους γαλαξίες να στρέφονται πιο γρήγορα από την αναμενόμενη ταχύτητα περιστροφής και άλλες παρόμοιες ανώμαλες παρατηρήσεις.
Αυτό το κάτι άλλο έγινε γνωστό ως "σκοτεινή ύλη" – σκοτεινή, διότι δεν αντανακλά ούτε απορροφά φως σε οποιαδήποτε μορφή, ορατή ή άλλη – και εκτιμάται πλέον ότι αποτελεί το 23% του σύμπαντος. Όμως, παρά τα πολλά στοιχεία για την επίδραση του, κανείς δεν έχει παρατηρήσει ποτέ σκοτεινή ύλη άμεσα.
Υπάρχουν πολλές δυνατότητες για τη σύνθεση αυτής της μυστηριώδους, πανταχού παρούσας ουσίας. Η σωματιδιακή φυσική δέχεται τα WIMPs ως έναν από τους πιο πιθανούς υποψήφιους. Που οι φυσικοί πιστεύουν ότι είναι νετραλίνα δηλαδή τους υπερ-εταίρους των γνωστών νετρίνων σύμφωνα με μια εξωτική θεωρία, την υπερσυμμετρική θεωρία.
Τα WIMPs "αλληλεπιδρούν ασθενώς", διότι, αν και οι υποθετικές μάζες τους είναι συγκρίσιμες με τη μάζα των γνωστών πυρήνων, έχουν μικρή επίδραση ή δεν επηρεάζουν καθόλου την συνηθισμένη ύλη.
Μεταξύ άλλων, αυτό είναι που καθιστά εξαιρετικά δύσκολο να τα ανιχνεύσουμε.
Ωστόσο, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα πρέπει τα WIMPs περιστασιακά να συγκρούονται και να αναπηδούν προς τα πίσω με τους κανονικούς ατομικούς πυρήνες, αφήνοντας πίσω τους μια μικρή ποσότητα ενέργειας που θα πρέπει να είναι δυνατή να ανιχνευθεί.
Το παρατηρητήριο CDMS II βρίσκεται 600 μέτρα κάτω από ένα βραχώδες όγκο που μπλοκάρει τα περισσότερα σωματίδια, όπως αυτά που συνοδεύουν τις κοσμικές ακτίνες. Στην καρδιά του Παρατηρητηρίου είναι 30 ανιχνευτές από γερμάνιο και πυρίτιο κρυογονικά ψυγμένο σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Θεωρητικά, τα WIMPs θα είναι μεταξύ των λίγων σωματιδίων που θα μπορούν να διαπεράσουν τους βράχους κάτω από τη γη και να φτάσουν στους ανιχνευτές. Τα WIMPs θα μπορούσαν να συγκρουστούν περιστασιακά με τα άτομα μέσα στους ανιχνευτές, δημιουργώντας ένα πολύ μικρό ποσό θερμότητας, ένα μήνυμα ότι μπορούν να παρατηρούνται και να καταγράφονται στους υπολογιστές του πειράματος.
Ο Durdana Balakishiyeva, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στη φυσική στο Πανεπιστήμιο της Φλόριδας, καθώς και ο Tarek Saab έχουν συμμετάσχει στην ανάλυση των δεδομένων που παράγονται από το πείραμα, καθώς και σε προσομοιώσεις της ανταπόκρισης των ανιχνευτών. Ξεκινώντας το 2007, συνέβαλαν στο να τεστάρουν πολλούς από τους ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται στο διάδοχο πείραμα SuperCDMS.
Οι 15 φορείς που συμμετέχουν στο CDMS II συγκέντρωσαν στοιχεία από το 2003 έως το 2009. Παρατηρητές κατέγραψαν δύο πιθανές εκδηλώσεις των WIMP το 2007, μία στις 8 Αυγούστου και η δεύτερη στις 27 Οκτωβρίου. Οι επιστήμονες είχαν εκτιμήσει ότι πέντε ανιχνεύσεις θα αρκούσαν για για να επιβεβαιώσουν την παρουσία των WIMPs – πράγμα που σημαίνει ότι οι δύο ανιχνεύσεις ήταν λίγες, σύμφωνα με το πείραμα CDMS. Όμως, ενώ οι δύο ανιχνεύσεις δεν μπορεί να είναι καθοριστικές, αυτές στην πράξη βοηθούν να τεθούν πιο αυστηρές τιμές για την αλληλεπίδραση των WIMPs με τα υποατομικά σωματίδια.
"Μέχρι τώρα, όχι μόνο εμείς, αλλά όλοι όσοι λειτουργούσαν χωρίς στατιστικές – ήμασταν τυφλοί κατά μία έννοια," είπε ο Balakishiyeva. "Αλλά τώρα μπορούμε να μιλάμε για στατιστικές κατά κάποιο τρόπο."
Τουλάχιστον, αυτή η διαπίστωση βοηθά να εξαλειφθούν ορισμένες θεωρίες για την σκοτεινή ύλη – και παράλληλα να ενισχυθεί η εικόνα των WIMP και έτσι πιθανώς να επιταχύνεται η κούρσα για τον εντοπισμό τους.
O Anne Green, ένας αστροσωματιδιακός φυσικός από το βρετανικό Πανεπιστήμιο του Nottingham, πιστεύει ότι, ενώ οι δύο εκδηλώσεις πιθανώς να οφείλονται σε πηγές υποβάθρου, "είναι μια συναρπαστική στιγμή."
"Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι είμαστε πολύ κοντά – δεν είμαστε μόνο εμείς, αλλά και σε άλλα πειράματα," ανέφερε ο Saab. «Είναι αναμενόμενο και βεβαίως ελπίζουμε ότι μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, κάποιος θα δει ένα σαφές μήνυμα."
Πηγή: ScienceDaily
Leave a Comment