Naujasis detektorius padės ieškoti tamsiosios medžiagos (2)
Masačusetso technologijos instituto (MIT) fizikė Džoselin Monro (Jocelyn Monroe) sugalvojo būdą, kaip įveikti sunkumus, iškylančius bandant aptikti tamsiąją medžiagą.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Šiam tikslui skirtų dabartinių detektorių bėda – jie registruoja ir įprastinės medžiagos daleles, todėl išskirti tamsiąją medžiagą tampa nepaprastai keblu. D. Monro kartu su savo studentais sukūrė naują detektorių, kuris per artimiausius kelis mėnesius bus sumontuotas šalia jau veikiančio tamsiosios medžiagos detektoriaus. Naujasis įrenginys turėtų identifikuoti visus atskriejančius įprastinius neutronus. Tai, kas liks atmetus neutronų kuriamą signalą, bus palikta kitam detektoriui – šis bandys aptikti vaiduokliškąsias tamsiosios medžiagos daleles.
„Tamsiosios medžiagos eksperimentai yra labai sudėtingi, – pasakoja mokslininkė. – Tyrėjai bando aptikti silpnutį signalą, kurį sukelia itin retas reiškinys“. Minėtasis reiškinys – tamsiosios medžiagos dalelės susidūrimas su įprastine medžiaga, kurio metu susidaro šviesos fotonai.
Norint aptikti tokius šviesos blyksnius, giliai po žeme reikia sumontuoti skysčio rezervuarą (kad jį pasiektų kuo mažiau tyrėjus nedominančių dalelių) ir įrengti daugybę fotodaugintuvų (kad būtų užregistruoti net ir itin silpni šviesos blyksniai).
Didžiausia bėda yra tai, kad tokį detektorių sumontavus net kelių kilometrų gylyje, šis registruos kur kas daugiau susidūrimų, kuriuos sukels įprastinės medžiagos dalelės. Tiesą sakant, tokių įprastinių susidūrimų bus net 10 milijardų milijardų kartų (1019) daugiau nei mokslininkus dominančių tamsiosios medžiagos susidūrimų. Taigi išmokę pašalinti įprastinius susidūrimus turėsime kur kas daugiau galimybių aptikti nežinomąją medžiagą.
„Iš tikrųjų bandome išskirti foną, – aiškina D. Monro. – Mes atliekame tikslų neutronų fono energijos spektro matavimą“. Išmatavę fono intensyvumą ir išsiaiškinę jo prigimtį galėsime sukurti veiksmingiau detektorius ekranuojančias medžiagas.
Kai kartu veiks abu detektoriai, bet kokį signalą, tuo pačiu metu užregistruotą abiejų įrenginių, per daug nekvaršinant galvos bus galima iš karto atmesti. Tik kai tamsiosios medžiagos detektorius aptiks kažką, kas liks nepastebėta neutronų detektoriaus, susidursime su tamsiosios medžiagos dalelės aptikimo tikimybe.
Iki šiol nėra aišku, kas sudaro šią paslaptingąją medžiagą. Astronomai įsitikinę, jog tamsioji medžiaga egzistuoja dėl jos sukeliamo gravitacinio poveikio. Teoriniai modeliai rodo, kad įprastinės medžiagos Visatoje turėtų būti penkis kartus mažiau nei tamsiosios.
Nors teoretikai yra numatę nemažai kandidatų, galinčių sudaryti tamsiąją medžiagą, realiausiais laikomos subatominės, masyvios ir silpnai sąveikaujančios (vadinamosios WIMP) dalelės. Būtent šios rūšies daleles, įskaitaint ir plačiai aprašytą neutraliną, turėtų aptikti požeminiai detektoriai. „Manau, kad greičiausiai per artimiausius penkerius metus kas nors aptiks tamsiosios medžiagos dalelę, – teigia mokslininkė. – Nors kai kurie tyrėjai skelbiasi aptikę galimus tamsiosios medžiagos egzistavimo įrodymus, kol kas jų rezultatai vadinami „stebinančiais ir nepatvirtintais“.
Norėdami išbandyti naująjį detektorių D. Monro ir jos studentai nugabeno įrenginį į Los Alamos nacionalinę laboratoriją. Tam, kad būtų nustatytas detektoriaus jautris, šis buvo paveiktas neutronų srautu. Kai tik mokslininkai išanalizuos bandymo rezultatus, įrenginys bus išsiųstas į požeminę laboratoriją. Greičiausiai tai bus tyrimų centras, kurį ketinama įrengti itin gilioje aukso kasykloje Pietų Dakotoje.
