Olivin-Kristalle in HawaiiPhoto: Wilson44691 (Wikimedia Commons)
Physiker in der Regel bauen Sie große, komplexe Experimente für die Jagd auf Teilchen der dunklen Materie aus dem Weltraum, aber was ist, wenn Hinweise auf seine Existenz gewesen, das sich im inneren der Erde? Eine Gruppe von Physikern schlägt vor, die Jagd auf Anzeichen von es in der alten Mineralien, wie Olivin oder Gips, bilden sich im Erdmantel oder im Meerwasser.
Experimente deuten darauf hin, dass fünf Sechstel des Universums ist die Masse, dunkle Materie, geheimnisvoll Zeug, das wirkt wie ein Gerüst für Galaxien, aber das kann nur beobachtet werden, über die Gravitation, die es ausübt. Sucht auf der ganzen Welt mit leeren Händen, mit einem viel-umkämpften Ausnahme. Nun, Wissenschaftler bereiten sich auf die Jagd nach Unterschriften von dunkle-Materie-Teilchen in der Erde selbst.
Es klingt vielleicht ein wenig weit hergeholt—aber diese Strategie hat einige Vorteile über einige aktuelle dunkle Materie sucht, die verlassen sich auf massiven, teuren, speziell gebauten Einrichtungen. “Wir werden nicht alles bauen,” Studie Autor Katherine Freese, theoretische Astrophysiker und professor an der Universität von Michigan, sagte Gizmodo. “Das ist die Schönheit des ganzen.”
Die dunkle Materie erscheint, um das Universum füllen, basierend auf Beobachtungen, wie sich Galaxien drehen und ordnen sich im Raum, und zu haben scheint, verursacht leichte Temperaturschwankungen im weitesten entfernte Licht, das die Erde erreicht. Dunkle-Materie-Detektoren, die weitgehend nach demselben Prinzip funktionieren: Wenn es so viel dunkle Materie, die Astronomische Beobachtungen andeuten, dann sollten wir gerade bauen, einen super-empfindlichen Detektor tief unter der Erde und warten, in der Hoffnung, dass ein dunkle-Materie-Teilchen irgendwann ein signal. Detektor-Materialien umfassen flüssige xenon, Natrium-Kristalle und ultra-kalten germanium.
Aber die größte von diesen Experimenten nicht zu finden Hinweise auf dunkle Materie—stattdessen finden Sie eine Reihe von Eigenschaften, die die dunkle Materie gar nicht haben, mit der Hoffnung, schließlich enthüllt die Eigenschaften, die es hat.
Ancient minerals eine neue Möglichkeit und erweitern Sie die Suche mit Milliarden-Jahr-alte paleo-Detektoren—Dinge wie Olivin, einem grünlichen mineral, gebildet aus kristallisierten magma, und Gips, ein weiches mineral, das Formen von verdampftem Wasser— das könnte behalten Nachweis von Wechselwirkungen mit vorbeiziehenden dunklen-Materie-Teilchen. Ein dunkle-Materie-Teilchen, die schwach wechselwirken mit Materie könnte Schubs einige der Atome, die in der mineralischen, so dass hinter 500-nanometer-lange Schaden tracks werden könnten, nachweisbar in den rock nach vielleicht eine Milliarde Jahre oder länger, so das Papier veröffentlicht in Physical Review D. Die Forscher jagen würde für diese Mineralien und analysieren Sie für die Signatur-tracks mit state-of-the-art-Mikroskope.
Der neueste Papier baut auf den 35-jährigen Arbeit von Physikern wie Buford Price, dessen team nach Begriffen theoretisiert einpolige Magnete in 460-Millionen-jährige mica, sowie neueren passiven Detektor versucht. Freese und das neue Papier die Autoren hoffen, dass die neue Technologie wird Ihre Strategie zu mehr Erfolg. “Es gibt jetzt Detektoren mit nanometer-Auflösung, so erhalten Sie viel mehr Informationen, als würden Sie zurück in jenen Tagen.”
Eine bessere Auflösung ist wichtig, weil die Felsen aufnehmen konnten mehr als nur dunkle Materie-Spuren—Sie können auch speichern Radierungen aus radioaktiven Uran-gespeichert im material. Die Forscher müssen verstehen, wie viel von einem hintergrund, den Sie sehen, aus dem Uran. Sie sind auch in der Hoffnung, zu analysieren, Felsen gebildet, die im Erdmantel oder im Meer Wasser, wo Konzentrationen von Uran niedriger sind, oder zu schauen, Gesteine mit einem hohen Gehalt an Wasserstoff, die Verringerung der tracks produziert durch Neutronen.
Diese Forschung ist nur ein Vorschlag und erfordert Machbarkeitsstudien und tests, die auf den Mineralien, die die Wissenschaftler vorschlagen mit, so das Papier. Aber Sie könnten, bieten Vorteile gegenüber anderen versuchen, da Sie vielleicht zeigen, ob die Menge der dunklen Materie auf der Erde im Laufe der Zeit ändert, und es könnte sogar nützlich sein für Anwendungen über die dunkle Materie, wie das Studium winzige Partikel, die Strahlen von der Sonne und weit entfernte explodierende Sterne, sogenannte neutrinos, Freese sagte Gizmodo. Und natürlich gibt es immer die chance, dass kein Betrag der Jagd offenbaren derartige Partikel, wenn die Wissenschaftler falsch über die Natur der dunklen Materie.
Ist die Erde verbergen die Geheimnisse der dunklen Materie geätzt in seiner alten Mineralien? Es dauert bohren und zu testen, bevor Wissenschaftler diese Frage beantworten kann, aber ich nehme an, es ist einfacher als kleben einen Bottich mit flüssigem xenon-tief unter der Erde.
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