15:27 2023-03-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Încercarea de a prinde materia întunecată într-un subsol
_ Încercarea de a prinde întuneric materia într-un subsol
Puține lucruri poartă aceeași aură de mister ca materia întunecată. Numele în sine radiază secret, sugerând ceva ascuns în umbrele universului.
O echipă colaborativă de oameni de știință numită COHERENT, inclusiv Kate Scholberg, profesor distins de fizică în arte și științe, Phillip Barbeau, profesor asociat de fizică și cercetător postdoctoral Daniel Pershey, a încercat să scoată materia întunecată din umbrele universului și într-o destinație puțin mai puțin plină de farmec: un hol îngust luminos într-un subsol.
Totuși, nu este un subsol obișnuit. Lucrând într-o zonă a Laboratorului Național Oak Ridge poreclit Neutrino Alley, echipa se concentrează de obicei pe particulele subatomice numite neutrini. Ele sunt produse atunci când stelele mor și devin supernove sau, la un nivel mai practic, ca un produs secundar al coliziunilor de protoni în acceleratoarele de particule.
Nu întâmplător, Aleea Neutrinilor este situată direct dedesubt. unul dintre cei mai puternici acceleratori de particule din lume, Spallation Neutron Source (SNS) de la Oak Ridge. Neutrino Alley găzduiește o colecție de detectoare special concepute pentru a observa neutrinii pe măsură ce trec și se ciocnesc cu ei.
Neutrinii nu sunt însă singurul produs secundar al operațiunilor SNS. Materia întunecată (a nu fi confundată cu antimateria favorită a ticăloșilor din film) este, de asemenea, produsă atunci când acceleratorii de particule blochează protonii împreună. Urmărind ani de calcul teoretic, echipa COHERENT și-a propus să valorifice atât puterea SNS, cât și sensibilitatea detectorilor lor de neutrini pentru a observa materia întunecată în Neutrino Alley.
„Și nu am văzut-o. ”, spune Scholberg. „Desigur, dacă l-am fi văzut, ar fi fost mai interesant, dar să nu-l vezi este de fapt o mare problemă.”
Ea explică că faptul că materia întunecată nu a fost observată de neutrinii lor. detectoarele le permit să rafineze foarte mult modelele teoretice despre cum arată materia întunecată.
„Știm exact cum ar răspunde detectorul la materia întunecată dacă materia întunecată ar avea anumite caracteristici, așa că am căutat acea amprentă digitală specifică. ."
Amprenta digitală în cauză este modul în care nucleele atomilor din detectorul de neutrini se retrag atunci când sunt lovite de un neutrin sau, în acest caz, de o particulă de materie întunecată.
p> „Este ca și cum ai arunca proiectile către o minge de bowling pe o foaie de gheață”, a spus Pershey. Bilele de bowling, în analogia lui, sunt atomii conținuti în detectorul de neutrini – care în acest experiment era un cristal de iodură de cesiu de 14,6 kg. „Poți spune multe despre proiectil și despre forța cu care a fost aruncat prin cât de mult se retrage mingea de bowling la contact.”
Când vine vorba de materia întunecată, orice informație este o informație bună. Nimeni nu știe cu adevărat ce este. Cu aproape 100 de ani în urmă, fizicienii și-au dat seama că universul nu s-ar putea comporta așa cum a făcut-o dacă tot ceea ce conținea ar fi fost lucrurile pe care le putem vedea.
„Plutim într-o mare de materie întunecată”, a spus Jason Newby, lider de grup pentru cercetarea neutrinilor la Oak Ridge National Lab și co-autor al studiului. Consensul dintre fizicieni este că materia întunecată reprezintă până la 85% din masa universului. Trebuie să fie supus gravitației pentru a explica comportamentul universului, dar nu interacționează cu niciun fel de lumină sau undă electromagnetică, părând întunecat.
„Am aflat despre asta uitându-ne la galaxiile mari care se rotesc în jurul fiecăreia. altele, văzând că se rotesc mult mai repede decât ar trebui, ceea ce înseamnă că au mai multă masă decât par să aibă", a spus Pershey. „Deci știm că există lucruri suplimentare acolo, trebuie doar să învățăm unde să le căutăm.”
„Chiar dacă suntem în tărâmul în mare parte fără rezultate”, a spus Newby, „este foarte important ca oriunde te poți uita, să te uiți și apoi să poți exclude un număr întreg de posibilități și concentrați-vă pe o nouă zonă cu strategie, mai degrabă decât să folosiți doar o abordare „spaghete on the wall”.”
„Ne extindem raza de acțiune pentru modelele de materie întunecată care pot exista și asta este foarte puternic.” a spus Scholberg.
Ea subliniază că realizarea nu se oprește aici: experimentul a permis, de asemenea, echipei să extindă căutarea la nivel mondial a materiei întunecate într-un mod nou.
„The Tehnologia obișnuită de detectare este să mergi în subteran, să construiești un detector foarte sensibil și să aștepți ca aceste particule de materie întunecată să treacă, a spus Pershey.
Problema? Particulele de materie întunecată pot călători destul de pe îndelete prin aer. Dacă se întâmplă să fie și foarte ușoare, este posibil să nu ajungă la detector cu suficientă energie pentru a crea o amprentă detectabilă.
Configurația experimentală a echipei COHERENT abordează această problemă.
„Când mergi la un accelerator, produc acele particule la energii semnificativ mai mari”, a spus Pershey. „Și asta le dă mult mai multă putere de a lovi nucleele și de a face să apară semnalul materiei întunecate.”
Deci, ce acum? Nu este tocmai înapoi la planșa de desen. Neutrino Alley se pregătește în prezent să primească un detector mult mai mare și mai sensibil, care, combinat cu parametrii de căutare rafinați ai COHERENT, va îmbunătăți considerabil șansele de a prinde una dintre aceste particule diabolice.
„Suntem la pragul unde ar trebui să fie materia întunecată”, a spus Pershey.
Cercetări similare sunt publicate în revista Physical Review Letters.
Comentarii:
Adauga Comentariu