Как вы ловите WIMP? Нет, я не говорю о запугивании самого слабого ребенка в классе, я говорю о слабо взаимодействующих массовых частицах (те Слабаков). Хотя они «массивные» по определению, они не взаимодействуют с электромагнитной силой (через фотоны), поэтому их нельзя «увидеть» и они не взаимодействуют с сильной ядерной силой, поэтому они не могут «ощущаться» атомными ядрами. Если мы не можем обнаружить WIMP с помощью этих двух сил, как мы можем надеяться обнаружить их? В конце концов, WIMP предполагают, что они летят через Землю, ничего не ударив, который слабо взаимодействующий Но иногда они могут сталкиваться с атомными ядрами, но только если они сталкиваются в лоб. Это очень редкое явление, но детектор Большого подземного ксенона (LUX) будет похоронен на глубине 4800 футов (1463 метра или почти мили) в старой золотой руднике в Южной Дакоте, и ученые надеются, что когда несчастный WIMP столкнется с ксеноном атом, вспышка света будет захвачена, означая первое в истории экспериментальное свидетельство темной материи…
Галактики, наблюдаемые с Земли, обладают некоторыми странными качествами. Самая большая проблема для космологов состояла в том, чтобы объяснить, почему галактики (включая Млечный Путь), кажется, имеют большую массу, чем можно наблюдать, считая звезды и учитывая только межзвездную пыль. На самом деле, 96% массы Вселенной не может наблюдаться. Считается, что 22% этой недостающей массы содержится в «темной материи» (74% считается «темной энергией»). Предполагается, что темная материя принимает разные формы. Массивные Астрономические Компактные Объекты Гало (астрономические тела, содержащие обычный барионный материал, который нельзя наблюдать; как нейтронные звезды или осиротевшие планеты), нейтрино и WIMPS - все, как полагают, вносят вклад в эту недостающую массу. В настоящее время проводится много экспериментов по выявлению каждого участника. Черные дыры могут быть обнаружены косвенно, наблюдая взаимодействия в центре галактик (или эффекты гравитационного линзирования), нейтрино могут быть обнаружены в огромных резервуарах с жидкостью, скрытыми глубоко под землей, но как можно обнаружить WIMP? Кажется, детектор WIMP должен взять листок из книг детектора нейтрино - он должен начать копать.
Чтобы избежать помех от излучения, такого как космические лучи, детекторы с низкой энергией, такие как нейтринные «телескопы», находятся глубоко под земной поверхностью. Старые шахтные стволы являются идеальными кандидатами, так как отверстие уже есть для установки приборов. Детекторы нейтрино - это огромные емкости с водой (или другим агентом) с высокочувствительными детекторами, расположенными снаружи. Одним из таких примеров является детектор нейтрино Super Kamiokande в Японии, который содержит огромное количество ультрачистой воды весом до 50 000 тонн (на фото слева). Когда слабо взаимодействующее нейтрино попадает в молекулу воды в резервуаре, испускается вспышка черенковского излучения и обнаруживается нейтрино. Это основной принцип нового детектора Большого подземного ксенона (LUX), который будет использовать 600 фунтов (272 кг) жидкого ксенона, взвешенного в резервуаре с чистой водой высотой 25 футов. Если WIMP существуют за пределами теоретической сферы, есть надежда, что эти слабо взаимодействующие массивные частицы столкнутся в лоб с атомом ксенона и, подобно своим легким кузенам, испустят вспышку света.
Роберт Свобода и Мани Трипати, профессора Калифорнийского университета в Дэвисе, получили финансирование в размере 1,2 млн. Долл. США в Национальном научном фонде (NSF) и Министерстве энергетики США для финансирования проекта (это 50% от общей требуемой суммы). По сравнению с Большим адронным коллайдером (LHC), стоимость которого составляет миллиарды евро, LUX - это высокоэкономичный проект, учитывая масштабы его возможностей. Если будут экспериментальные доказательства взаимодействия WIMP, последствия будут огромными. Мы сможем начать понимать происхождение WIMP и их распределение по мере того, как Земля проникает сквозь возможный гало темной материи, которое косвенно наблюдается в Млечном Пути.
Обнаружение темной материи »было бы самой большой сделкой с момента обнаружения антивещества в 1930-х годах.»- профессор Мани Трипати, соавтор LUX, Калифорнийский университет в Дэвисе.
Золотой рудник в Южной Дакоте был закрыт в 2000 году, а в 2004 году начались работы по превращению площадки в подземную лабораторию. LUX будет первым большим экспериментом, который будет размещен там. Есть надежда, что установка начнется в конце лета, после того как вода будет откачана из шахты.
Первоисточник: UC Davis News
