Ako chytíte WIMP? Nie, nehovorím o šikanovaní najslabšieho dieťaťa v triede, hovorím o slabo spolupracujúcich masívnych časticiach (ty Wimps). Hoci sú podľa definície „masívne“, neinteragujú s elektromagnetickou silou (prostredníctvom fotónov), takže ich nemožno „vidieť“ a neinteragujú so silnou jadrovou silou, takže ich nemôžu „pocítiť“ atómové jadrá. Ak nedokážeme odhaliť WIMP pomocou týchto dvoch síl, ako by sme mohli niekedy dúfať, že ich odhalíme? Koniec koncov, WIMP sú teoretizované, že lietajú Zemou bez toho, aby zasiahli čokoľvek že slabá interakcia. Niekedy sa však môžu zrážať s atómovými atómami, ale iba vtedy, ak narazia priamo. Toto je veľmi zriedkavý prípad, ale detektor Large Underground Xenon (LUX) bude v starom zlatom bane v Južnej Dakote zakopaný 4 800 stôp (1 463 metrov alebo takmer míľu) a vedci dúfajú, že keď nešťastný WIMP narazí na xenón atóm, bude zachytený záblesk svetla, čo znamená vôbec prvý experimentálny dôkaz tmavej hmoty…
Galaxie pozorované zo Zeme majú niektoré podivné vlastnosti. Najväčší problém pre kozmológov bolo vysvetliť, prečo sa zdá, že galaxie (vrátane Mliečnej dráhy) majú väčšiu hmotnosť, ako je možné pozorovať spočítaním hviezd a započítaním iba medzihviezdneho prachu. V skutočnosti nie je možné pozorovať 96% hmoty vesmíru. 22% tejto chýbajúcej hmoty je považovaných za držaných v „temnej hmote“ (74% sa považuje za „temnú energiu“). Teória temnej hmoty má mnoho podob. Masívne astronomické kompaktné halo objekty (astronomické telá obsahujúce obyčajný baryonický materiál, ktorý nemožno pozorovať; ako neutrónové hviezdy alebo osirelé planéty), sa predpokladá, že k týmto chýbajúcim hmotám prispievajú neutrína a WIMPS. Prebieha veľa experimentov s cieľom zistiť každého prispievateľa. Čierne diery je možné nepriamo zistiť pozorovaním interakcií v strede galaxií (alebo účinkov gravitačných šošoviek), neutrína sa dajú zistiť v obrovských nádržiach s tekutinou uloženými hlboko pod zemou, ako však možno detegovať WIMP? Zdá sa, že detektor WIMP musí vytiahnuť list z kníh detektora neutrína - musí začať kopať.
Aby sa zabránilo rušeniu žiarením, ako sú kozmické lúče, sú detektory s nízkou energiou, ako sú neutrínové „teleskopy“, umiestnené hlboko pod zemským povrchom. Staré šachty z mín sú ideálnymi kandidátmi, pretože už je tu otvor, na ktorý sa má prístrojové vybavenie postaviť. Neutrino detektory sú obrovské nádoby s vodou (alebo nejaký iný prostriedok) s vysoko citlivými detektormi umiestnenými okolo vonkajšej strany. Jedným takým príkladom je detektor Super Kamiokande neutrino v Japonsku, ktorý obsahuje obrovské množstvo ultračistenej vody s hmotnosťou 50 000 ton (na obrázku vľavo). Keď slabo interagujúce neutríno zasiahne molekulu vody v nádrži, vyžaruje sa záblesk Cherenkovovej radiácie a deteguje sa neutríno. Toto je základný princíp za novým detektorom Large Underground Xenon (LUX), ktorý bude používať 600 libier (272 kg) tekutého xenónu suspendovaného v 25 metrov vysokej nádrži čistej vody. Ak WIMP existujú mimo sféry teórie, dúfame, že tieto slabo interagujúce masívne častice sa zrazia čelne s atómom xenónu a podobne ako ich bratranci s nízkou hmotnosťou emitujú záblesk svetla.
Robert Svoboda a Mani Tripathi, profesori UC Davis, zabezpečili pre tento projekt 1,2 milióna dolárov v Národnej vedeckej nadácii (NSF) a americkom ministerstve energetiky (to je 50% z celkovej požadovanej sumy). V porovnaní s LHC (Large Hadron Collider), ktorého výstavba stojí miliardy eur, je LUX vysoko ekonomickým projektom, ktorý zvažuje rozsah toho, čo by mohol objaviť. Ak by existovali experimentálne dôkazy o interakcii WIMP, následky budú obrovské. Budeme schopní začať chápať pôvod WIMP a ich distribúciu, keď Zem prechádza možnou halou temnej hmoty, ktorá je nepriamo pozorovaná v Mliečnej ceste.
Detekcia tmavej hmoty “by bol najväčší obchod od nájdenia antihmoty v 30. rokoch 20. storočia.“- Profesor Mani Tripathi, spoluřešiteľ LUX, UC Davis.
Zlatá baňa v Južnej Dakote bola zatvorená v roku 2000 a v roku 2004 sa začalo s prácou na jej vývoji na podzemné laboratórium. LUX bude prvým veľkým experimentom, ktorý tam bude umiestnený. Predpokladá sa, že inštalácia sa začne koncom leta po tom, čo sa z bane prečerpá voda.
Pôvodný zdroj: UC Davis News
