Ανίχνευσε σκοτεινή ύλη το πείραμα LUX; Final word is near on dark-matter signal

LUX could resolve a decade-long physics debate. LUXDARKMATTER

Οι επιστήμονες που χειρίζονται τον ανιχνευτή LUX (Large Underground Xenon – Μεγάλος Υπόγειος Ανιχνευτής Ξένου) στη νότια Ντακότα, ίσως τον πιο ευαίσθητο ανιχνευτή σκοτεινής ύλης του κόσμου, θα ανακοινώσουν τα αποτελέσματα της μέχρι τώρα έρευνάς τους, στις 30 Οκτωβρίου.

Είναι πιθανό να έχουν ανιχνευθεί τα υποθετικά – μέχρι στιγμής – σωματίδια WIMPs (Weakly Ιnteracting Μassive Particles), σωματίδια μεγάλης μάζας που αλληλεπιδρούν με την συνηθισμένη ύλη διαμέσου της ασθενούς αλληλεπίδρασης.

Τα WIMPs ίσως να είναι η αναζητούμενη σκοτεινή ύλη

The total mass of the “Bullet Cluster’s” individual galaxies adds up to far less than the mass of the cluster’s two clouds of hot x-ray emitting gas shown in red. The blue areas, which account for even more mass than the galaxies and x-ray gas combined, show the distribution of dark matter in the cluster. Composite image by NASA, University of Arizona

Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης χρονολογείται από τη δεκαετία του 1930, όταν ο αστρονόμος Fritz Zwicky (Φριτς Τσβίκι) παρατήρησε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης δεν κινούνταν σύμφωνα με τη νευτώνεια βαρύτητα.

Fritz Zwicky. Professor of Astronomy (1942-1968) California Institute of Technology (Caltech). Research Director Aerojet Engineering and "father" of the modern jet engine. President of International Academy of Astronautics. First to discover evidence for dark matter in galaxies (1933). Formulated triple-hypothesis: supernovae, neutron stars & cosmic rays (1934). Galaxies and galaxy clusters act as gravitational lens (1937).

Ο Zwicky ανακάλυψε ότι οι γαλαξίες του γαλαξιακού σμήνους της Κόμης κινούνταν τόσο γρήγορα που σύμφωνα με τους νευτώνειους νόμους της κίνησης το σμήνος θα έπρεπε να διαλυθεί.

Η μόνη εξήγηση που σκέφτηκε για το γεγονός ότι το σμήνος διατηρείται ενωμένο και δεν διαλύεται, είναι ότι περιέχει εκατοντάδες φορές περισσότερη ύλη απ’ όση βλέπουμε με τα τηλεσκόπιά μας – αυτή που αποκαλούμε σήμερα σκοτεινή ύλη.

Μετά από πολλά χρόνια οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι η μάζα και η βαρύτητα των σωμάτων που βλέπουμε στο Σύμπαν δεν είναι αρκετή για να εξηγηθεί η κίνηση των γαλαξιών.

Έκτοτε έχει υπολογιστεί ότι η κανονική ύλη – από τους πλανήτες και τα άστρα μέχρι τους γαλαξίες – δεν αντιστοιχεί παρά μόνο στο 16% της ύλης στο Σύμπαν, ενώ το υπόλοιπο 84% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

The Dark Matter/Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes experiment is located deep underground in the Gran Sasso mountains in central Italy. The DAMA Project

Η σκοτεινή ύλη γίνεται αντιληπτή λόγω της βαρυτικής της επίδρασης στους γαλαξίες, οι επιστήμονες όμως δεν έχουν ιδέα από τι αποτελείται.

Γνωρίζουν πάντως ότι δεν εκπέμπει, δεν ανακλά και δεν διαθλά την ακτινοβολία, γι’ αυτό και είναι κυριολεκτικά αόρατη.

Μια πρόταση για να εξηγηθεί το μυστήριο της σκοτεινής ύλης είναι τα σωματίδια WIMPs, σωματίδια μεγάλης μάζας τα οποία δεν αλληλεπιδρούν με τα άτομα ηλεκτρομαγνητικά και επομένως δεν είναι ορατά.

Σύμφωνα με τη θεωρία, όμως, τα WIMP αλληλεπιδρούν μέσω της βαρύτητας και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η οποία ευθύνεται για την ραδιενέργεια βήτα.

A bottom-up view inside the Large Underground Xenon dark matter experiment, which is located a mile beneath the surface in the Black Hills of South Dakota. LUXDARKMATTER

Τα WIMPs θεωρητικά θα μπορούσαν να αλληλεπιδράσουν με τους πυρήνες των ατόμων ξένου μέσα στον ανιχνευτή LUX, και επομένως να ανιχνευθούν.

The CoGeNT dark matter experiment, located at Soudan Underground Laboratory in Soudan, Minn., searches for signals from interactions of dark matter particles. Pacific Northwest National Laboratory

Τελευταία έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος ανταγωνισμός μεταξύ των πειραμάτων που προσπαθούν να ανιχνεύσουν σκοτεινή ύλη, όπως το πείραμα DAMA/LIBRA (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) στο Gran Sasso ή το πείραμα AMS (Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που έδωσε κάποιες ενδείξεις σκοτεινής ύλης ή το πείραμα CDMS ΙΙ (Cryogenic Dark Matter Search), που τον περασμένο Απρίλιο ανακοίνωσε ότι οι υπόγειοι ανιχνευτές του εντόπισαν τρία «σήματα», που πιθανώς να οφείλονται στη σκοτεινή ύλη.

Και τώρα έρχεται το πείραμα LUX και η ανακοίνωση στις 30 Οκτωβρίου που δημιουργεί προσδοκίες για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης.

Τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα της ψηφοφορίας είναι αρνητικά ως προς την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης

Μέχρι και δημοσκοπήσεις  (motls.blogspot.gr/2013/10/lux-dark-matter-event-october-30th.html) πραγματοποιούνται στο διαδίκτυο σχετικά με το αν το LUX ανίχνευσε σωματίδια σκοτεινής ύλης και σε ποιο εύρος ενεργειών !