Rozpoczęły się masowe podziemne poszukiwania tajemniczej ciemnej materii

LEAD, SD (AP) – W dawnej kopalni złota, milę pod ziemią, w tytanowym zbiorniku wypełnionym rzadkim skroplonym gazem, naukowcy zaczynają szukać tego, co dotychczas było niemożliwe do zbadania: ciemnej materii.

Naukowcy są prawie pewni, że niewidzialne rzeczy stanowią większość masy wszechświata i twierdzą, że bez nich nie byłoby nas tutaj – ale nie wiedzą, co to jest. Wyścig mający na celu rozwiązanie tej ogromnej tajemnicy pogrążył w głębinach jeden zespół pod przywództwem Południowej Dakoty.

Pytanie dla naukowców jest fundamentalne, mówi Kevin Lesko, fizyk z Lawrence Berkeley National Laboratory. „Co to za cudowne miejsce, w którym mieszkam? W tej chwili 95% z tego to tajemnica”.

Chodzi o to, że mila ziemi i skał, gigantyczny zbiornik oraz drugi i najczystszy tytan na świecie zablokują wszystkie promienie kosmiczne i cząstki krążące każdego dnia wokół nas wszystkich. Naukowcy uważają jednak, że cząstki ciemnej materii mogą ominąć wszystkie te przeszkody. Mają nadzieję, że ktoś wleci do miski z ciekłym ksenonem w zbiorniku wewnętrznym i zderzy się z jądrem ksenonowym jak dwie kule bilardowe, ujawniając swoją obecność w błysku światła widzianym przez urządzenie zwane „komorą projekcji czasu”.

Naukowcy ogłosili w czwartek, że pięcioletnie badania o wartości 60 milionów dolarów w końcu rozpoczęły się dwa miesiące temu, po opóźnieniu spowodowanym pandemią COVID-19. Do tej pory urządzenie niczego nie znalazło. Przynajmniej nie ma ciemnej materii.

Mówią, że to w porządku. Wydaje się, że urządzenie odfiltrowuje większość promieniowania tła, które mają nadzieję zablokować. „Aby szukać tego bardzo rzadkiego rodzaju interakcji, pierwszym zadaniem jest pozbycie się wszystkich normalnych źródeł promieniowania, które przytłoczyłyby eksperyment” – powiedział Carter Hall, fizyk z University of Maryland.

A jeśli wszystkie ich obliczenia i teorie są poprawne, wyobrażają sobie, że każdego roku będą widzieć tylko kilka przemijających śladów ciemnej materii. Zespół 250 naukowców szacuje, że w ciągu najbliższych dwóch lat będzie mieć 20 razy więcej danych.

Do czasu zakończenia eksperymentu szansa na znalezienie ciemnej materii za pomocą tego urządzenia wynosi „prawdopodobnie mniej niż 50%, ale więcej niż 10%”, powiedział Hugh Lippincott, fizyk i rzecznik eksperymentu podczas czwartkowej konferencji prasowej.

Chociaż nie jest to pewne, „trzeba trochę entuzjazmu” – powiedział Lesko z Lawrence Berkeley. „Nie wchodź w rzadką fizykę wyszukiwania bez nadziei na znalezienie czegoś”.

Dwa masywne dźwigi z czasów Wielkiego Kryzysu obsługują windę, która zabiera naukowców do tak zwanego Eksperymentu LUX-ZEPLIN w Sanford Underground Research Facility. 10-minutowy zjazd kończy się w tunelu z zimnymi ścianami wyłożonymi siatką. Ale stara, gnijąca kopalnia wkrótce prowadzi do nowoczesnego laboratorium, w którym brud i zanieczyszczenia są wrogiem. Kaski zostały zastąpione nowymi, czystszymi, a podwójną warstwę niebieskich skarpetek dziecięcych zastąpiono butami ochronnymi ze stalowymi noskami.

Sercem eksperymentu jest gigantyczny zbiornik zwany kriostatem, powiedział główny inżynier Jeff Cherwinka podczas wycieczki w grudniu 2019 r., zanim urządzenie zostało zamknięte i zapakowane. Opisał go jako „jak termos” wykonany z „być może najczystszego na świecie tytanu”, zaprojektowany w celu utrzymania zimna ciekłego ksenonu i promieniowania tła do minimum.

Ksenon jest wyjątkowym, jak wyjaśnił koordynator fizyki eksperymentów, Aaronem Manalisayem, ponieważ pozwala naukowcom dowiedzieć się, czy zderzenie zachodzi z jednym z jego elektronów, czy z jądrem. Jeśli coś uderzy w rdzeń, powiedział, prawdopodobnie będzie to ciemna materia, której wszyscy szukają.

Naukowcy ci przeprowadzili podobny, mniejszy eksperyment wiele lat temu. Po tym, jak wyszli puste, myśleli, że muszą iść o wiele więksi. We Włoszech odbywa się kolejna próba na dużą skalę, prowadzona przez rywalizującą drużynę, ale na razie nie ogłoszono wyników.

Naukowcy próbują zrozumieć, dlaczego wszechświat nie istnieje Pozornie.

Jednym z elementów układanki jest ciemna materia, która ma zdecydowanie największą masę we wszechświecie. Astronomowie wiedzą, że istnieje, ponieważ mierząc gwiazdy i inną zwykłą materię w galaktykach, odkrywają, że przyciąganie grawitacyjne jest prawie niewystarczające, aby utrzymać te gromady razem. Gdyby nic innego, powiedział Manalaisay, galaktyki „leciałyby szybko”.

„Niemożliwe jest zrozumienie naszej obserwacji historii ewolucyjnego wszechświata bez ciemnej materii” – powiedział Manalisay.

„Nie byłoby nas tutaj bez ciemnej materii” – powiedział Lippincott, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

Więc chociaż nie ma wątpliwości co do istnienia ciemnej materii, istnieje wiele wątpliwości co do tego, czym ona jest. Wiodąca teoria głosi, że zawiera ona elementy zwane WIMP – słabo oddziałujące makrocząsteczki.

Jeśli tak, LUX-ZEPLIN może go wykryć. Chcemy znaleźć „gdzie mogą się ukryć tchórze”, powiedział Lippincott.

___

Śledź Setha Borensteina na Twitterze pod adresem Umieść tweeta

___

Departament Zdrowia i Nauki Associated Press otrzymuje wsparcie od Wydziału Edukacji Naukowej Instytutu Medycznego Howarda Hughesa. AP ponosi wyłączną odpowiedzialność za wszystkie treści.

Dzielić: