Olivin-krystaller i HawaiiPhoto: Wilson44691 (Wikimedia Commons)
Fysikere er typisk bygge store, komplekse eksperimenter til at jage for mørkt stof partikler, der kommer fra det ydre rum, men hvad nu, hvis spor til dens eksistens har været gemt i Jorden alle sammen? En gruppe af fysikere foreslår på jagt efter tegn på det i det gamle mineraler som olivin eller gips, som er dannet i Jordens kappe eller i havvand.
Forsøg tyder på, at fem sjettedele af universets masse, der er mørkt stof, mystiske ting, der fungerer som stillads for galakser, men som kun kan observeres via tyngdekraften, det udøver. Søgninger rundt omkring i verden har vendt op tomhændet, med en meget omstridte undtagelse. Nu, forskerne er ved at forberede til at jage for underskrifter af partikler af mørkt stof i Jorden selv.
Det lyder måske lidt søgt—men denne strategi har nogle fordele i forhold til nogle af de nuværende mørke stof søgninger, der er afhængige af tunge, dyre, specialbyggede faciliteter. “Vi kommer ikke til at bygge noget,” undersøgelsen forfatter Katherine Freese, teoretisk astrofysiker og professor ved University of Michigan, fortalte Gizmodo. “Det er skønheden i det hele.”
Mørkt stof ser ud til at fylde universet baseret på observationer af, hvordan galakser roterer og arrangere sig i rummet, og ser ud til at have forårsaget lille temperatur variationer i de fjerneste lys, der når Jorden. Mørkt stof detektorer, der stort set fungerer på samme princip: Hvis der er så meget mørkt stof som astronomiske observationer, der antyder, så skal vi bare bygge en super-følsomme detektor dybt nede i jorden og vente og håbe på, at en mørk stof-partikel i sidste ende vil skabe et signal. Detektor materialer omfatter flydende xenon, natrium krystaller, og ultra-kolde germanium.
Men den største af disse forsøg har ikke kunnet finde tegn på mørkt stof—i stedet for, at de har fundet en række egenskaber, at mørkt stof ikke har, med håb om med tiden at afsløre de egenskaber, som den ikke har.
Gamle mineraler præsentere en ny mulighed for at udvide søgningen ved hjælp af millioner-år-gamle paleo-detektorer—ting som olivin, et grønligt mineral, der dannes fra krystallinsk magma, og gips, et blødt mineral, der former fra fordampet vand, der kan tilbageholde bevis for interaktioner med passerer partikler af mørkt stof. En mørk stof-partikel, der vekselvirker svagt med stof kunne skubbe nogle af de atomer i mineral, efterlader 500-nanometer-lang skader spor, der kunne spores i klippen efter måske en milliard år eller længere, i henhold til papir publiceret i Physical Review D. forskerne ville jage for disse mineraler og analysere dem for undertegnelse af numre ved hjælp af state-of-the-art mikroskoper.
De nyeste papir bygger på 35-årig arbejder fra fysikere, som Buford Pris, hvis holdet så ud til teoretiseret single-polet magneter i 460-millioner-år-gamle glimmer, samt nyere passiv detektor forsøg. Freese, og den nye papir er forfatternes håb, at ny teknologi vil gøre deres strategi mere vellykket. “Der er nu detektorer med nanometer-opløsning, så du får en masse flere oplysninger, end du ville tilbage i de dage.”
Bedre beslutning er vigtig, fordi den klipper kunne optage mere end bare mørkt stof spor—de kan også gemme raderinger fra radioaktivt uran, der er gemt i materialet. Forskerne er nødt til fuldt ud at forstå, hvor meget af en baggrund, som de vil se ud fra uran. De er også i håb om at analysere sten dannet i Jordens kappe eller i havvand, hvor koncentrationer af uran, der er lavere, eller at se på sten, der indeholder høje niveauer af brint, som ville reducere spor produceret af neutroner.
Denne forskning er blot et forslag, og kræver forundersøgelser og tests på de mineraler, som forskerne foreslår at bruge, ifølge papiret. Men de kunne tilbyde fordele i forhold til andre forsøg, da de kan afsløre, om mængden af mørkt stof, som rammer Jorden, varierer over tid, og måske endda være nyttig til applikationer ud over det mørke stof, som studerer små partikler, der udsendes fra Solen og fjerne eksploderende stjerner, kaldet neutrinoer, Freese fortalte Gizmodo. Og selvfølgelig, der er altid en chance for, at ingen mængde af jagt vil afsløre sådanne partikler, hvis forskere er forkert om karakteren af mørkt stof.
Er Jorden gemmer sig hemmeligheder af mørke stof ætset ind i sin gamle mineraler? Det vil tage boring og afprøvning, før forskerne kan besvare dette spørgsmål—men jeg tror, det er nemmere end at stikke en beholder med flydende xenon dybt under jorden.
Dele Denne Historie