Як ви ловите WIMP? Ні, я не говорю про знущання над найслабшим малюком у класі, я про слабкі взаємодії масових частинок (ті WIMP). Хоча вони "масові" за визначенням, вони не взаємодіють з електромагнітною силою (через фотони), тому їх не можна "побачити" і не взаємодіють із сильною ядерною силою, тому їх не можна "відчути" атомними ядрами. Якщо ми не можемо виявити WIMP за допомогою цих двох сил, як ми можемо сподіватися їх виявити? Зрештою, WIMP теоретично летять через Землю, не зачепивши нічого, вони є що слабо взаємодіючі. Але іноді вони можуть стикатися з атомними ядрами, але лише в тому випадку, якщо вони стикаються лобовим шляхом. Це дуже рідкісне явище, але великий підземний детектор ксенону (LUX) буде похований у 4800 футах (1463 метри, або майже милі) під землею у старому золотій частині Південної Дакоти, і вчені сподіваються, що коли нещасливий WIMP наткнеться на ксенон атома, спалах світла буде захоплений, що означає Перше в історії експериментальне підтвердження темної речовини…
Галактики, що спостерігаються з Землі, мають деякі дивні якості. Найбільша проблема космологів полягала в тому, щоб пояснити, чому галактики (включаючи Чумацький Шлях) мають більшу масу, ніж це можна спостерігати, рахуючи зірки та рахуючи лише міжзоряний пил. Насправді 96% маси Всесвіту не можна спостерігати. 22% відсутньої маси, як вважається, утримується у «темній речовині» (74% утримується як «темна енергія»). Темна матерія теоретично приймає багато форм. Масивні астрономічні компактні об'єкти ореолу (астрономічні тіла, що містять звичайний баріонівський матеріал, який неможливо спостерігати; як нейтронні зірки чи осиротілі планети), нейтрино та WIMPS - всі вони вважають, що сприяють цій відсутній масі. Проводиться багато експериментів для виявлення кожного учасника. Чорні діри можна виявити опосередковано, спостерігаючи взаємодію в центрі галактик (або гравітаційні лінзивні ефекти), нейтрино можна виявити у величезних резервуарах рідини, закопаних глибоко під землею, але як можна виявити WIMP? Здається, детектору WIMP потрібно вийняти листок із книг нейтринного детектора - йому потрібно почати копати.
Щоб уникнути перешкод від випромінювання, такого як космічні промені, детектори низької енергії, такі як нейтрино «телескопи», закопуються набагато нижче поверхні Землі. Старі шахтні шахти є ідеальними кандидатами, оскільки там вже є отвір для встановлення приладів. Нейтрино-детектори - це величезні ємності з водою (або якийсь інший агент) з високочутливими детекторами, розташованими зовні. Одним з таких прикладів є детектор нейтрино Super Kamiokande в Японії, який містить величезну кількість ультраочищеної води, вагою в 50 000 тонн (на фото ліворуч). Коли слабко взаємодіюче нейтрино потрапляє на молекулу води в резервуарі, випромінюється спалах випромінювання Черенкова і виявляється нейтрино. Це основний принцип нового нового підземного детектора ксенону (LUX), який буде використовувати 600 фунтів (272 кг) рідкого ксенону, суспендованого у 25-футовому резервуарі чистої води. Якщо WIMP існують поза межами теоретичної сфери, можна сподіватися, що ці слабо взаємодіючі масивні частинки будуть стикатися лоб з атомом ксенону, і, як і їхні легкі поплічники, випромінюють спалах світла.
Роберт Свобода та Мані Трипаті, професори Університету Девісу, забезпечили 1,2 мільйона доларів Національним науковим фондом (NSF) та США Міністерством енергетичного фінансування проекту (це 50% від загальної кількості необхідних). У порівнянні з великим адронним колайдером (LHC), який коштує мільярди євро на будівництво, LUX є високоекономічним проектом, враховуючи масштаби того, що він може виявити. Якщо є експериментальні докази взаємодії WIMP, наслідки будуть величезними. Ми зможемо почати розуміти витоки WIMP та їх розповсюдження, коли Земля прокидається через можливий ореол темної речовини, який опосередковано спостерігається, що існує у Чумацькому Шляху.
Виявлення темної речовини "було б найбільшою справою з моменту пошуку антиматерії у 1930-х роках.”- професор Мані Тріпаті, співавтор LUX, УК Девіс.
Золоту шахту в Південній Дакоті було закрито в 2000 році, і в 2004 році почали роботу над розробкою майданчика в підземну лабораторію. LUX буде першим великим експериментом, який буде розміщений там. Можна сподіватися, що установка почнеться наприкінці літа, після того як вода буде відкачана з шахти.
Оригінальне джерело: UC Davis News
