Πέμπτη, 8 Σεπτεμβρίου 2011

Τρίτο πείραμα βλέπει κάποιους υπαινιγμούς της σκοτεινής ύλης

Τρίτο πείραμα βλέπει κάποιους υπαινιγμούς της σκοτεινής ύλης
Dark-matter detectors are buried deep beneath Gran Sasso (Image: Max Planck Institute)
Ένα τρίτο πείραμα έχει ανιχνεύσει σημάδια της σκοτεινής ύλης. Ωστόσο, η διαπίστωση αυτή εγείρει περισσότερα ερωτήματα παρά απαντήσεις, καθώς δύο άλλα πειράματα δεν έχουν δείξει κανένα σημάδι της μυστηριώδους ουσίας, η οποία θεωρείται ότι δημιουργεί την κατάλληλη βαρυτική δύναμη που συγκρατεί  τους περιστρεφόμενους γαλαξίες ώστε να μην διαλυθούν και αποτελεί  το 85 τοις εκατό όλης της ύλης στο σύμπαν.
Το νέο αποτέλεσμα προέρχεται από ένα πείραμα που ονομάζεται CRESST II, ​​που χρησιμοποιεί δεκάδες υπέρψυχρους κρυστάλλους βολφραμικού ασβεστίου, και αναζητεί τη σκοτεινή ύλη βαθιά κάτω από το βουνό Gran Sasso στην Ιταλία. Όταν ένα σωματίδιο χτυπά έναν από αυτούς τους κρυστάλλους, ο κρύσταλλος εκπέμπει έναν παλμό φωτός, οπότε τα ευαίσθητα θερμόμετρα μετρούν την ενέργεια της σύγκρουσης.

Η συντριπτική πλειοψηφία των σημάτων προέρχονται από ένα ‘περιβόλι’ σωματιδίων, όπως είναι οι κοσμικές ακτίνες. Αυτά έρχονται σαν βροχή κάτω στη Γη από το διάστημα σε τέτοιους μεγάλους αριθμούς ώστε να πέφτουν πάνω στους ανιχνευτές του CRESST ΙΙ – παρόλο που είναι θωρακισμένοι από ένα βράχο μήκους ενός χιλιομέτρου – με ρυθμό ένα ανά ένα δευτερόλεπτο περίπου. Αυτή η ασπίδα θα πρέπει να έχει μικρή επίδραση στα σωματίδια της σκοτεινής ύλης, επειδή πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την κανονική ύλη.
Τώρα ερευνητές, με επικεφαλής τους Franz Probst και Jens Schmaler του Ινστιτούτου Max Planck για τη Φυσική, λένε πως στο πείραμα εντοπίστηκαν περίπου 20 συγκρούσεις μεταξύ Ιουνίου 2009 και τον περασμένο Απρίλιο που δεν μπορούν να έχουν προκληθεί από γνωστά σωματίδια.
Στις συγκρούσεις αυτές μπορεί να συμμετέχει η σκοτεινή ύλη, λέει το μέλος της ομάδας Federica Petricca, επίσης του Ινστιτούτου Max Planck. Η ίδια ανέφερε τα αποτελέσματα αυτά στο συνέδριο της Αστροσωματιδιακής Φυσικής στο Μόναχο.
Αν όντως αυτό συμβαίνει, τότε οι μετρήσεις της ενέργειας των συγκρούσεων μπορεί να τροφοδοτήσουν τα μοντέλα της σκοτεινής ύλης για να παράγουν διάφορες εκτιμήσεις για τη μάζα των σωματιδίων. Χρησιμοποιώντας το κυρίως θεωρητικό μοντέλο της σκοτεινής ύλης, το οποίο προϋποθέτει ότι αυτή είναι φτιαγμένη από ασθενώς αλληλεπιδρώντα σωματίδια (WIMPs), που ονομάζονται νετραλίνα, το αποτέλεσμα  του CRESST ΙΙ δείχνει ότι ζυγίζουν μεταξύ 10 και 20 GeV.
Το αποτέλεσμα τούτο είναι στο ελαφρύτερο όριο του εύρους των προβλεπόμενων τιμών, που κυμαίνονται μεταξύ 10 έως και περίπου 1000 GeV. Το εύρος αυτό βασίζεται σε εκτιμήσεις σχετικά με τον αριθμό των σωματιδίων, που τελικά διασπώνται σε νετραλίνα, τα οποία δημιουργήθηκαν στο πρώιμο σύμπαν.
Δύο άλλα πειράματα έχουν εντοπίσει στο παρελθόν τέτοια σημάδια σκοτεινής ύλης με χαμηλή μάζα. Το πείραμα CoGeNT, που γίνεται σε ένα ορυχείο στο Σουδάν της Μινεσότα και το DAMA, θαμμένο στο Gran Sasso, έχουν δει και τα δύο σήματα που φαίνεται ότι προκαλούνται από ελαφρά σωματίδια με μάζες μεταξύ 7 και 20 GeV.
Αλλά τα νέα αποτελέσματα έρχονται σε σύγκρουση με άλλα δύο πειράματα της σκοτεινής ύλης, το CDMS ΙΙ, που βρίσκεται στο ορυχείο Σουδάν, και το XENON100 μέσα στο Gran Sasso. Και τα δύο δεν έχουν δει κανένα σημάδι της σκοτεινής ύλης.

Νέο τοπίο;

Οι 20 δυνητικές ανιχνεύσεις του CRESST ΙΙ δεν είναι ένα αρκετά ισχυρό εύρημα για να διευθετηθεί η σύγχυση που υπάρχει και να διεκδικήσουν την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης – θα μπορούσαν ακόμα να είναι και κάποια γνωστά σωματίδια, όπως οι κοσμικές ακτίνες. «Εμείς απλώς δεν γνωρίζουμε αρκετά ακόμη για να πούμε κάτι πειστικό. Χρειαζόμαστε περισσότερα στοιχεία», λέει ο Pierluigi Belli μέλος της ομάδας DAMA.
Τα μέλη της ομάδας CRESST II θα συνεχίσουν το πείραμα με την ελπίδα να παρουσιάσουν πιο ευαίσθητα αποτελέσματα το επόμενο έτος. Ένα μέλος της ομάδας XENON100 λέει πως "Εάν το σήμα τους διατηρηθεί, αυτό θα είναι όντως πολύ ενδιαφέρον”.
"Τα αποτελέσματα του CREST ΙΙ και οι προφανείς διαφωνίες μπορεί να είναι οι πρώτες αναλαμπές για κάτι εντελώς απροσδόκητο," συνεχίζει. "Μπορεί να είναι κάτι εντελώς καινούργιο. Αντί για σκοτεινή ύλη, θα μπορούσαμε να βλέπουμε απλώς τις υψηλότερες κορυφές κάποιου έκτακτου νέου τοπίου της φυσικής."
Το αποτέλεσμα αυτό ακολουθεί και αυτό που βρήκε ο δορυφόρος FERMI της NASA, που επιβεβαίωσε μια υπόνοια ότι υπάρχει περισσότερη αντιύλη από όσο αναμενόταν από το διάστημα. Ομοίως είναι απογοητευτικό πως το αποτέλεσμα αυτό, επίσης, απέκλεισε προηγούμενες προτάσεις ότι η πηγή της αντιύλης ήταν η σκοτεινή ύλη.
NASA's Fermi satellite  (Image: NASA/General Dynamics)

Πηγή: New Scientist              Μετάφραση : Physics 4u
Journal reference: arxiv.org/abs/1109.0702

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...