كيف يمكنك التقاط WIMP؟ لا ، أنا لا أتحدث عن التنمر على أضعف طفل في الفصل ، أنا أتحدث عن ضعف التفاعل مع الجزيئات الضخمة (أولئكWIMPs). حسنًا ، هذا ليس بالأمر السهل. على الرغم من أنها 'ضخمة' حسب التعريف ، إلا أنها لا تتفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية (عبر الفوتونات) لذلك لا يمكن 'رؤيتها' ولا تتفاعل مع القوة النووية القوية ، لذلك لا يمكن 'الشعور' بها بواسطة النوى الذرية. إذا لم نتمكن من اكتشاف WIMPs من خلال هاتين القوتين ، فكيف يمكننا أن نأمل في اكتشافها؟ بعد كل شيء ، يُفترض أن WIMPs تطير عبر الأرض دون أن تصطدم بأي شيء ، فهي كذلكالذي - التييتفاعل بشكل ضعيف. لكن في بعض الأحيان ، قد تتصادم مع النوى الذرية ولكن فقط إذا اصطدمت وجهاً لوجه. هذا حدث نادر جدًا ، ولكن سيتم دفن كاشف Xenon الكبير تحت الأرض (LUX) تحت الأرض على ارتفاع 4800 قدم (1463 مترًا أو ما يقرب من ميل) تحت الأرض في منجم ذهب قديم في داكوتا الجنوبية ويأمل العلماء أنه عندما يصطدم WIMP سيئ الحظ بزينون ذرة ، سيتم التقاط وميض من الضوء ، مما يدل علىأول دليل تجريبي على الإطلاق للمادة المظلمة...
تمتلك المجرات التي تُرصد من الأرض بعض الصفات الغريبة. كانت أكبر مشكلة لعلماء الكون هي تفسير سبب امتلاك المجرات (بما في ذلك درب التبانة) كتلة أكبر مما يمكن ملاحظته من خلال عد النجوم وحساب الغبار بين النجوم وحده. في الواقع ، لا يمكن ملاحظة 96٪ من كتلة الكون. يُعتقد أن 22٪ من هذه الكتلة المفقودة موجودة في 'المادة المظلمة' (74٪ منها 'طاقة مظلمة'). يُفترض أن المادة المظلمة تتخذ أشكالًا عديدة. أجسام هالة مدمجة فلكية ضخمة (أجسام فلكية تحتوي على مادة باريونية عادية لا يمكن ملاحظتها ؛ مثل النجوم النيوترونية أو الكواكب اليتيمة) ، يُعتقد أن جميع النيوترينوات و WIMPS تساهم في هذه الكتلة المفقودة. العديد من التجارب جارية لاكتشاف كل مساهم. يمكن اكتشاف الثقوب السوداء بشكل غير مباشر من خلال مراقبة التفاعلات في مركز المجرات (أو تأثيرات عدسة الجاذبية) ، ويمكن اكتشاف النيوترينوات في خزانات ضخمة من السوائل المدفونة في أعماق الأرض ، ولكن كيف يمكن اكتشاف WIMPs؟ يبدو أن كاشف WIMP يحتاج إلى أخذ ورقة من كتب كاشف النيوترينو - يجب أن يبدأ الحفر.
لتجنب التداخل من الإشعاع مثل الأشعة الكونية ، يتم دفن أجهزة الكشف منخفضة الطاقة مثل 'تلسكوبات' النيوترينو تحت سطح الأرض. تعتبر أعمدة المناجم القديمة مرشحات مثالية حيث أن الفتحة موجودة بالفعل لتركيب الأجهزة. أجهزة الكشف عن النيوترينو عبارة عن حاويات ضخمة من الماء (أو بعض العوامل الأخرى) مع أجهزة كشف عالية الحساسية موضوعة حول الخارج. أحد الأمثلة على ذلك هو كاشف النيوترينو Super Kamiokande في اليابان والذي يحتوي على كمية هائلة من المياه فائقة النقاء ، التي تزن 50000 طن (اليسار المصور). عندما يضرب نيوترينو ضعيف التفاعل جزيء ماء في الخزان ، ومضة من إشعاع Cherenkov ينبعث ويتم الكشف عن نيوترينو. هذا هو المبدأ الأساسي وراء كاشف Xenon الكبير الجديد تحت الأرض (LUX) والذي سيستخدم 600 رطل (272 كجم) من الزينون السائل المعلق في خزان ارتفاعه 25 قدمًا من الماء النقي. إذا كانت WIMPs موجودة خارج نطاق النظرية ، فمن المأمول أن تصطدم هذه الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل وجهاً لوجه مع ذرة زينون ، ومثل أبناء عمومتها من الوزن الخفيف ، ينبعث منها وميض من الضوء.
حصل روبرت سفوبودا وماني تريباثي ، أساتذة جامعة كاليفورنيا في ديفيس ، على 1.2 مليون دولار من مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ووزارة الطاقة الأمريكية لتمويل المشروع (هذا يمثل 50٪ من الإجمالي المطلوب). عند مقارنتها بمصادم الهادرونات الكبير (LHC) الذي يكلف مليارات اليورو لبناء ، فإن LUX هو مشروع اقتصادي للغاية يأخذ في الاعتبار نطاق ما قد يكتشفه. إذا كان هناك دليل تجريبي على تفاعل WIMP ، فستكون العواقب وخيمة. سنكون قادرين على البدء في فهم أصول WIMPs وتوزيعها بينما تكتسح الأرض هالة المادة المظلمة المحتملة التي لوحظت بشكل غير مباشر في مجرة درب التبانة.
كشف المادة المظلمة 'ستكون أكبر صفقة منذ العثور على المادة المضادة في الثلاثينيات.'- البروفيسور ماني تريباثي ، باحث مشارك في LIGHT ، جامعة كاليفورنيا في ديفيس.
تم إغلاق منجم الذهب في ولاية ساوث داكوتا في عام 2000 وفي عام 2004 بدأ العمل في تطوير الموقع إلى مختبر تحت الأرض. ستكون LUX أول تجربة كبيرة يتم إجراؤها هناك. ومن المؤمل أن يبدأ التركيب في أواخر الصيف بعد ضخ المياه من المنجم.
المصدر الأصلي: جامعة كاليفورنيا ديفيس نيوز