Ενδείξεις για εντοπισμό σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Dark matter experiment CDMS sees three tentative clues

The Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) experiment is one of several major international collaborations that has been searching for dark matter since 2003. The experiment uses very sophisticated detector technology and advanced analysis techniques to enable cryogenically cooled (almost absolute zero temperature at -460 degrees F) germanium and silicon targets to search for the rare recoil of dark matter particles.

Αμερικανοί επιστήμονες ανακοίνωσαν τις πρώτες ενδείξεις για την ανίχνευση σωματιδίων της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης, από ένα υπόγειο εργαστήριο, εκατοντάδες μέτρα κάτω από την επιφάνεια, σε ένα πρώην ορυχείο στη Μινεσότα των ΗΠΑ.

Αν και εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 27% του σύμπαντος, κανείς δεν έχει καταφέρει ως τώρα να δει τη σκοτεινή ύλη. Οι προσπάθειες για τον εντοπισμό της γίνονται τόσο από το διάστημα (από το Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο πάνω στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό), όσο και από τη Γη (CERN), αλλά κυρίως στα έγκατά της, ώστε να αποφεύγονται οι παρεμβολές από την κοσμική ακτινοβολία που πέφτει στην επιφάνεια του πλανήτη μας.

Το πείραμα CDMS πραγματοποιείται σε υπόγειο ορυχείο στη Μινεσότα. The CDMS experiment is based underground at the Soudan mine in Minnesota, US. Photo: Reidar Hahn, Fermilab

Οι ερευνητές του πειράματος CDMS (Cryogenic Dark Matter Search), που διευθύνεται από το Εθνικό Εργαστήριο Φέρμι του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας, οι οποίοι έκαναν τη σχετική ανακοίνωση σε συνέδριο της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρίας, σύμφωνα με το BBC, δήλωσαν ότι οι υπόγειοι ανιχνευτές τους εντόπισαν τρία «σήματα», που πιθανώς προέρχονται από τη σκοτεινή ύλη, καθώς προσκρούει πάνω σε σωματίδια της κανονικής ύλης. Όμως διευκρίνισαν ότι είναι νωρίς να μιλήσουν για ανακάλυψη, καθώς χρειάζονται περισσότερα δεδομένα για να επιβεβαιώσουν ότι όντως πρόκειται για τη σκοτεινή ύλη.

Τα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύονται με τίτλο “Dark Matter Search Results Using the Silicon Detectors of CDMS II”.

Η ύλη-φάντασμα, που μεταξύ άλλων συγκρατεί τους γαλαξίες, αντιδρά μόνο ασθενώς με την ορατή ύλη, γι’ αυτό τα υποθετικά σωματίδιά της έχουν αποκληθεί «ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια» (WIMP). Το πείραμα CDMS προσπαθεί να «πιάσει» αυτά τα φευγαλέα σωματίδια τις σπάνιες στιγμές που, όπως οι επιστήμονες πιστεύουν, προσκρούουν, βαθιά μέσα στο υπέδαφος, πάνω σε ατομικούς πυρήνες κανονικής ύλης (γερμανίου και πυριτίου), οι οποίοι έχουν ψυχθεί σε υπερβολικά χαμηλές θερμοκρασίες, πολύ κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Το ίδιο εργαστήριο -που ξεκίνησε τις υπόγειες έρευνές του το 2003- είχε αναφέρει δύο πιθανά τέτοια συμβάντα σύγκρουσης σωματιδίων το 2010, όμως αυτά αργότερα διαψεύστηκαν. Αυτή τη φορά, ανιχνεύθηκαν τρία «σήματα» και η πιθανότητα να πρόκειται πάλι για λάθος, είναι μόλις 0,19% (άρα η πιθανότητα ανακάλυψης είναι σχεδόν 98%).

Οι ανιχνευτές κρυστάλλων πυριτίου στο ορυχείο αναζητούν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των Αμερικανών φυσικών, αν όντως πρόκειται για συγκρούσεις σωματιδίων της σκοτεινής ύλης με σωματίδια της ορατής ύλης, τότε οι πρώτοι υπολογισμοί δείχνουν ότι το σωματίδιο σκοτεινής ύλης (το WIMP) έχει μικρότερη μάζα από ό,τι εκτιμάτο έως τώρα (περίπου επταπλάσια της μάζας του πρωτονίου), αν και εντός ορισμένων θεωρητικών προβλέψεων. Μόνο η ανίχνευση περισσότερων «σημάτων» από σωματιδιακές συγκρούσεις στο μέλλον θα ρίξει περισσότερο φως στο μυστήριο.