Hur fångar du en WIMP? Nej, jag talar inte om mobbning av det svagaste barnet i klassen, jag talar om svagt samverkande massiva partiklar (de där Wimps). Även om de per definition är "massiva" interagerar de inte med den elektromagnetiska kraften (via fotoner) så att de inte kan "ses" och de interagerar inte med den starka kärnkraften, så de kan inte "kännas" av atomkärnor. Om vi inte kan upptäcka WIMP via dessa två krafter, hur kan vi eventuellt någonsin hoppas att upptäcka dem? När allt kommer omkring, är WIMP: er teoretiserade att flyga genom jorden utan att slå något, det är de den där svagt samverkande. Men ibland kanske de kolliderar med atomkärnor men bara om de kolliderar direkt mot varandra. Detta är en mycket sällsynt händelse, men den stora underjordiska Xenon (LUX) detektorn kommer att begravas 4 463 meter (eller nästan en mil) under jord i en gammal South Dakota guldgruva och forskare hoppas att när en olycklig WIMP stöter på en xenon atom, en blixt av ljus kommer att fångas, vilket betyder första experimentella bevis på mörk materia…
Galaxer som observerats från jorden har några konstiga egenskaper. Det största problemet för kosmologer har varit att förklara varför galaxer (inklusive Vintergatan) verkar ha mer massa än vad som kan observeras genom att räkna stjärnor och redogöra för interstellärt damm ensam. Faktum är att 96% av universumets massa inte kan observeras. 22% av denna saknade massa tros hållas i "mörk materia" (74% hålls som "mörk energi"). Mörk materia är teoretiserad för att ta många former. Massiva astronomiska kompakta haloobjekt (astronomiska kroppar som innehåller vanligt baryoniskt material som inte kan observeras; som neutronstjärnor eller föräldralösa planeter), neutrinoer och WIMPS tros alla bidra till denna saknade massa. Många experiment pågår för att upptäcka varje bidragsgivare. Svarta hål kan indirekt detekteras genom att observera växelverkningarna i centrum av galaxer (eller gravitationslinseffekter). Neutrino kan upptäckas i stora vätskebehållare som ligger begravda djupt under jord, men hur kan WIMP upptäckas? Det verkar som om en WIMP-detektor måste ta ett blad ur neutrino-detektorens böcker - den måste börja gräva.
För att undvika störningar från strålning som kosmiska strålar, begravs detektorer med låg energi såsom neutrino "teleskop" långt under jordens yta. Gamla gruvaxlar gör idealiska kandidater eftersom hålet redan är där för att instrumenteringen ska sättas in. Neutrino-detektorer är enorma vattenbehållare (eller något annat medel) med mycket känsliga detektorer placerade runt utsidan. Ett sådant exempel är Super Kamiokande neutrino detektor i Japan som innehåller en enorm mängd ultralent vatten, som väger in till 50 000 ton (bild till vänster). När en svagt interagerande neutrino träffar en vattenmolekyl i tanken avges en blixt av Cherenkov-strålning och en neutrino upptäcks. Detta är den grundläggande principen bakom den nya Large Underground Xenon (LUX) detektorn som kommer att använda 272 kg flytande xenon upphängd i en 25 fot hög tank med rent vatten. Om WIMP finns utanför teoriens rike, hoppas man att dessa svagt samverkande massiva partiklar kommer att kollidera med varandra med en xenonatom, och som deras lätta kusiner, släpper ut ett ljus.
Robert Svoboda och Mani Tripathi, UC Davis-professorer, har säkerställt 1,2 miljoner dollar i National Science Foundation (NSF) och U.S. Department of Energy-finansiering för projektet (detta är 50% av det totala kravet). Jämfört med Large Hadron Collider (LHC) som kostar miljarder euro att bygga är LUX ett mycket ekonomiskt projekt med tanke på omfattningen av vad den kan upptäcka. Om det finns experimentella bevis på en WIMP-interaktion kommer konsekvenserna att bli enorma. Vi kommer att kunna börja förstå ursprunget till WIMP: er och deras fördelning när jorden sveper genom den möjliga mörka materiehalogen som indirekt observeras att finns i Vintergatan.
Upptäcker mörk materia "skulle vara den största affären sedan att hitta antimateria på 1930-talet.”- Professor Mani Tripathi, LUX-medutredare, UC Davis.
Guldgruvan i South Dakota stängdes 2000 och 2004 började arbetet med att utveckla platsen till ett underjordiskt laboratorium. LUX kommer att vara det första stora experimentet som finns där. Man hoppas att installationen kommer att starta på sensommaren efter att vatten har pumpats ut ur gruvan.
Ursprungskälla: UC Davis News
