Mörk materia: det är osynligt, det är svårfångat, det är kontroversiellt ... och det är det överallt - i universum, ja, men särskilt i astrofysikens värld, där forskare har uttömmt försökt avslöja dess sanna identitet i årtionden.
Nu rapporterar forskare med det internationella experimentet Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) detekteringen av en partikel som tros utgöra mörk materia: en svagt samverkande massiv partikel, eller WIMP. Enligt ett pressmeddelande från Texas A&M University (vars högenergifysiker Rupak Mahapatra är en huvudutredare i experimentet) har SuperCDMS identifierat en WIMP-liknande signal på 3-sigma-nivån, vilket indikerar en 99,8 procent chans för en verklig upptäckt - en "konkret antydning", som det kallas.
"I högenergifysik påstås en upptäckt endast på 5-sigma eller bättre," sade Mahapatra. ”Så detta är verkligen mycket spännande, men inte helt övertygande av standarderna. Vi behöver bara mer information för att vara säker. För tillfället måste vi leva med detta spännande ledtråd av ett av våra största pussel i vår tid. ”
Om detta verkligen är en WIMP kommer det att vara första gången en sådan partikel har direkt observerats, vilket ger mer insikt i vad mörk materia är ... eller inte.
Notoriskt svårfångande interagerar WIMP: s sällan med normal materia och är därför svåra att upptäcka. Forskare tror att de ibland hoppar av eller sprider som biljardbollar från atomkärnor och lämnar en liten mängd energi som kan spåras av detektorer djupt under jord, partikelkolliderare som Large Hadron Collider på CERN och till och med instrument i rymden som Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) monterad på den internationella rymdstationen.
CDMS-experimentet, som ligger en halv mil under jord vid Soudan-gruvan i norra Minnesota och hanteras av USA: s energidepartement Fermi National Accelerator Laboratory, har sökt efter mörkt material sedan 2003. Experimentet använder mycket sofistikerad detektorteknologi och avancerad analys tekniker för att möjliggöra kryogentkyld kylning (nästan absolut noll temperatur vid -460 grader F) för germanium och kiselmål för att söka efter den sällsynta rekylen av partiklar av mörkt material.
Denna nyligen tillkännagivna detektion kommer faktiskt från data som skaffats under en tidigare fas av experimentet.
"Detta resultat kommer från data som tagits för några år sedan med användning av kiseldetektorer tillverkade på Stanford som nu är avaktiverade," sade Mahapatra. ”Ökat intresse för WIMP-regionen med låg massa motiverade oss att slutföra analysen av exponeringen för kiseldetektor, som är mindre känslig än germanium för WIMP-massor över 15 giga-elektronvolt [en GeVa är lika med en miljard elektronvolt] men mer känslig för lägre massor. Analysen resulterade i tre händelser och den uppskattade bakgrunden är 0,7 händelser. ”
Även om Mahapatra säger att resultatet verkligen är uppmuntrande och värt ytterligare undersökning, varnar han att det inte bör betraktas som en upptäckt ännu.
"Vi är bara 99,8 procent säkra och vi vill vara 99.9999 procent säkra," sade Mahapatra. ”Vid 3-sigma har du antydan till något. Vid 4-sigma har du bevis. Vid 5-sigma har du en upptäckt. ”
"Inom medicin kan du säga att du botar 99,8 procent av fallen, och det är OK. När du säger att du har gjort en grundläggande upptäckt inom högenergifysik kan du inte ha fel. "
- Dr. Rupak Mahapatra, SuperCDMS huvudutredare, Texas A&M University
Samarbetet kommer att fortsätta undersöka denna WIMP-sektor med hjälp av SuperCDMS Soudan-experimentets drift av germaniumdetektorer och överväger att använda större, mer avancerade 6-tums kiseldetektorer utvecklade vid Texas A & M: s avdelning för elektroteknik i framtida experiment.
Teamet har detaljerat sina resultat i ett papper publicerat i arXiv som så småningom kommer att dyka upp iFysiska granskningsbrev. Mahapatra kommer också att offentliggöra resultaten idag klockan 12 CDT i ett föredrag vid Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy.
Källa: Texas A&M University
(Läs mer om mörk materia här och här.)
