Nästan två dussin underjordiska laboratorier runt om i världen, fodrad med behållare för flytande eller block av metall och halvledare, forskare letar efter spår av mörk materia. Deras experiment är att få svårare och svårare, och sökningen är helt korrekt, men hittills har man inte hittat direkta bevis för existensen av den mystiska substans som gör upp 84% av all materia i Universum. Enligt en ny studie, som vi behöver för att Mogna till roten, som är ännu djupare.
Mörk materia skiljer sig från det normala k materia — materia som består av stjärnor, galaxer, hundar, människor och allt annat som inte interagera med någonting på något sätt utom genom gravitation (och eventuellt den svaga kärnkraften). Vi ser det inte, men fysikerna är nästan säker på att det finns, och som en skulptör formar av galaxen på sin resa genom rymden.
För många decennier rekommenderad kandidater till mörk materia-partiklar har varit en blygsam hypotetiska partiklar “mesig” (MES), eller svagt interagerande tunga partiklar. Många experiment för att försöka hitta mesig i fotspåren av sin kollisioner med vanlig materia. I det här fallet, wimp har att röra atomkärnan via den svaga kraften. Rädda kärnan kommer att studsa och avger energi i någon form, som en blixt av ljus-eller ljudvågor. Upptäckt av subtila fenomen kräver känsliga instrument som vanligtvis placeras djupt under jord. Detta är främst på grund av de verktyg som kommer att vara skyddade från kosmisk strålning som också kan orsaka en reaktion i atomkärnor.
Efter ett decennium av att söka för dessa svaga signaler, forskare har hittat nästan ingenting. Och nu, ett team av läkare från Polen, Sverige och USA föreslog en ny idé. De tror att vi behöver titta på germanium, och xenon scintillatorer i detektorer under jordskorpan. De tror att vi måste titta på jordskorpan. I annals of rock, och vilka poster som omfattas av lager av historia i vårt solsystem, som vi kunde hitta ett fossila fynd av störd atomkärnor frusna spår WIMPов.
“Vi är alltid på jakt efter alternativa metoder, säger Katherine Freese, är en teoretisk fysiker från University of Michigan och utvecklat de idéer som är grunden för det finns detektorer.
Underground paleoplacer kommer att arbeta på samma sätt som den moderna metoder för att direkt upptäcka. Istället för att behöva utrusta laboratorium med en stor volym av vätska eller metall för övervakning av utbrott WIMP i realtid, kan du leta efter fossil spår av WIMP stöta i atomkärnor. Vissa klasser av mineraler skulle spela in sådana spår.
Om kärnan studsar med tillräcklig energi, och om den störda atomer då befinner sig djupt under marken (för att skydda provet från kosmisk strålning, som kan förvirra data), spår av återhämtning kan upprätthållas. Om så är fallet, då kan forskare gräva upp stenen, ta isär genom lager av tid och utforska händelser i det förflutna, med hjälp av sofistikerade metoder för att nonvisualization, som atomic force microscopy. Slutresultatet skulle vara spåra fossiler: trace sauropoder under sin flykt från rovdjur, bara i termer av mörk materia.
Små fotspår
För ungefär fem år sedan, Friz började leta efter idéer till nya typer av detektorer tillsammans med Andrzej Crociera, en fysiker vid Stockholms Universitet, som började sin karriär med studier av mörk materia upptäckt, innan för att göra Biofysik. En av deras idéer som togs fram tillsammans med biologen George Kyrkan, berörda detektorer för mörk materia, som bygger på DNA och reaktioner av enzymer.
I och med 2015, Drukier gick till ryska städer i Novosibirsk, att jobba på en prototyp av en biologisk detektor som kommer att placeras under jordens yta. I Ryssland har han lärt sig av de brunnar som borrades under det kalla kriget, och en del som går under 12 kilometer ner. Ingen kosmisk strålning inte kan tränga in så långt. Drukier var nyfiken.
Den vanliga mörk materia detektorer är relativt stora och mycket känslig för plötsliga händelser. De bedriver sin sökning inom ett par år, men för det mesta söker WIMP signaler i realtid. Mineraler, trots att de är relativt små och mindre känslig för störningar, kan förkroppsliga sök, som varade i hundratals miljoner år.
“Dessa bitar av stenar är hämtad från en mycket, mycket djupa hylsor, nästan en miljard år, säger Drukier. “Ju djupare du går, ju mer de är äldre. Ingen anledning att bygga detektorn. Detektorn är redan i marken.”
Men jorden har sina egna problem. Planeten är full av radioaktivt uran, som producerar neutroner som de förfalla. Dessa neutroner kan också få bort kärnan. Fris säger att det inledande arbetet av forskare som beskriver palaeodietary, tog inte hänsyn till det buller som genereras genom sönderfall av uran, men en hel del synpunkter från andra berörda forskare tvingade dem att gå tillbaka och revidera dokumentet. Laget spenderade två månader med att studera de tusentals mineraler, för att förstå vilken av dem som är isolerade från sönderfall av uran. De hävdar att det bästa palaeodietary kommer att bestå av marina evaporites — i huvudsak, rock salt eller rock som innehåller mycket lite silica, som kallas ultra-grundläggande stenar. Dessutom, de letar efter mineraler som innehåller mycket väte, eftersom vätgas på ett effektivt sätt blockerar neutroner som härrör från sönderfall av uran.
Att söka efter spår i marken skulle kunna leda oss till låg massa winam, sade spåra Slatyer, är en teoretisk fysiker från mit som inte delta i forskningen.
“Letar du efter en kärna som verkar finnas någon anledning att hoppa, men måste hoppa på en visst värde, att bli sedd. Om bollen ping-pong bord kommer att kollidera med bowling ball, kommer du inte att märka mycket av sista — förskjutning- om du inte har möjlighet att registrera de minsta förändringar i rörelse av bowling ball”.
Den mest komplexa experiment
Arbete inom området kommer att bli svårt. Studier ska genomföras djupt under marken, där de centrala proven är skyddad från kosmisk strålning och solens strålning. Och för bevis rastolchennyh kärnor kommer att kräva moderna metoder för nonvisualization.
Enligt Slater, även om WIMP kommer att lämna ett synligt ärr, det största problemet av paleoglacial är ett bevis på att fossila fotspår är verkligen född med en mörk materia-partikel. Forskare har att spendera en hel del tid för att övertyga mig själv om att samspelet med kärnor är inte en uppgift för neutroner, neutriner, Solen, eller något annat.
“Jag kommer ha att sjunka ganska djupt för att skydda sig från kosmisk strålning. Men detta är inte ett labb. Detta är inte kontrollerade förhållanden. Du kanske inte vet hela historien om stenen insättningar. Även om du hittar en signal om att det kommer att ta en hel del mer arbete för att se till att du inte ser någon bakgrund.”
Drukier och Friz tror att kraften i paleodictyon kan vara i antal. Rock innehåller många mineraler, som var och en innehåller en atomkärna, som studsar plundrande winow. Därför kan olika faktorer kommer att fungera olika detektorer, men de kommer alla att vara innesluten i en enda kärna prov. I framtiden, paleoplacer kan även ge in en av vinah i tid, precis som fossil tillåta paleontologer att rekonstruera historien om livet på Jorden.
Enligt Slater lång krönika om att kunna erbjuda ett unikt perspektiv på mörk materia halo av vintergatan, ett moln av osynliga material, genom vilken passerar Jorden när solsystemet gör sin förflyttning längs banan i 250 miljoner år runt galaxens centrum. Förståelse fördelningen av mörk materia halo av vintergatan kan ge en uppfattning om dess fysiska beteende, säger Slater. Kanske det kommer också att visa om mörk materia kan interagera på ett sätt som går utöver allvar.
“Det är här som teori och modellering är under aktiv utveckling, säger hon. “Kan vi hitta mörk materia”, frågar Drukier. “Jag tillbringat trettio-fem år i sin strävan. Detta är förmodligen den mest komplexa experiment i världen, så vi kan inte vara så lycklig. Men det är coolt.”
Jag ska räkna ut en dag? Berätta för oss i vår chatt i Telegram.