Αρχική Επιλεγμένα “XENON1T”: Εντοπίστηκε ένδειξη ύπαρξης σωματιδίου της Σκοτεινής Ύλης;

“XENON1T”: Εντοπίστηκε ένδειξη ύπαρξης σωματιδίου της Σκοτεινής Ύλης;

0
XENON1T
Ο XENON1T φιλοξενείται υπογείως στο LNGS στην Ιταλία. (Image credit: Roberto Corrieri and Patrick De Perio.) Φωτογραφία από home.cern

Οι επιστήμονες του υπόγειου ανιχνευτή XENON1T στην Ιταλία πιστεύουν ότι ανεξήγητο σήμα που εντόπισαν μπορεί να αφορά την πρώτη ένδειξη της ύπαρξης του αξιόνιου, του έως τώρα υποθετικού σωματιδίου της σκοτεινής ύλης.

Αυτό που αναμένεται να επαληθευτεί μέσω περαιτέρω πειραμάτων είναι εάν πρόκειται για ιστορική ανακάλυψη της σύγχρονης φυσικής που θα φωτίσει τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη. Η τελευταία αποτελεί ναι μεν το 85% της μάζας στο σύμπαν, αλλά η φύση της παραμένει άγνωστη μέχρι σήμερα.

Το διεθνές ενδιαφέρον στο χώρο των σωματιδιακών φυσικών είναι στραμμένο τώρα στην Ιταλία. Μπορεί να μην έχει γίνει επίσημη ανακοίνωση, αλλά όλοι αναμένουν να δουν εάν πλησιάζουμε σε μια ανακάλυψη. Φυσικά, υπάρχει και μεγάλη επιφυλακτικότητα, καθώς πολλές παρελθοντικές ενδείξεις διαφόρων άλλων πειραμάτων και θεωριών διαψεύστηκαν.

“Αυτό που λέμε είναι ότι υπάρχει κάτι στον ανιχνευτή μας που κανείς δεν περίμενε και προς το παρόν κανένας δεν ξέρει περί τίνος πραγματικά πρόκειται” δήλωσε ο φυσικός του αμερικανικού πανεπιστημίου Πέρντιου Ράφαελ Λανγκ, μέλος της διεθνούς ερευνητικής ομάδας του XENON1T.

Πως λειτουργεί ο ΧΕΝΟΝ1Τ

XENON1T detector

Ο ανιχνευτής ΧΕΝΟΝ1Τ στο Εθνικό Εργαστήριο Γκραν Σάσο της Ιταλίας, που λειτούργησε από το 2016 έως πέρσι, ευρισκόμενος σε μεγάλο βάθος κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, είναι γεμάτος με έναν τόνο από πολύ καθαρό υγροποιημένο ξένον.

Η ανίχνευση γίνεται όταν τα άτομα του υγρού αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια που διαπερνούν το «ρεζερβουάρ» του υπόγειου ανιχνευτή. Όταν αυτό συμβαίνει, δημιουργούνται μικρές λάμψεις φωτός και ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Οι περισσότερες αλληλεπιδράσεις, γνωστές και ως “συμβάντα”, γίνονται με γνωστά σωματίδια, όμως τώρα -κάτι που συνέβη πρώτη φορά- οι επιστήμονες είδαν έναν υπερβάλλοντα αριθμό τέτοιων συμβάντων, μεγαλύτερο του αναμενομένου (285 αντί 232, δηλαδή 53 περισσότερα), και μάλιστα ίσως να μην προέρχονταν από γνωστά σωματίδια όπως τα νετρίνα.

Τρεις οι πιθανότητες

Υπάρχουν τρεις πιθανές εξηγήσεις γι’ αυτό, και η μία -που θεωρείται η πιθανότερη- αφορά το έως τώρα υποθετικό σωματίδιο αξιόνιο, που είχε προταθεί θεωρητικά ήδη από τη δεκαετία του 1970.

Μια δεύτερη εξήγηση σχετίζεται με την πιθανή “μόλυνση” του ανιχνευτή από τρίτιο (ένα ραδιενεργό ισότοπο του υδρογόνου, που παράγεται στο εσωτερικό του ανιχνευτή), ενώ μια τρίτη εξήγηση είναι ότι το ανεξήγητο σήμα προήλθε από νετρίνα που αλληλεπιδρούν με τα μαγνητικά πεδία με τρόπο πιο ισχυρό του αναμενομένου.

Οι επόμενες κινήσεις

Οι ερευνητές, οι οποίοι έκαναν τη σχετική προδημοσίευση στο Arxiv, σύμφωνα με το Science και το BBC, ήδη εργάζονται για την αναβάθμιση του ανιχνευτή τους σε XENOnNT, ώστε να περιέχει περισσότερους τόνους υγρού.

Αν το αρχικό αυτό σήμα προέρχεται όντως από το αξιόνιο της σκοτεινής ύλης, τότε λογικά αυτό θα πρέπει να επιβεβαιωθεί από έναν ισχυρότερο ανιχνευτή.

Παράλληλα, βρίσκονται σε εξέλιξη ανάλογα πειράματα στις ΗΠΑ και την Κίνα.

Τα έως τώρα δεδομένα

big bang
Τα αξιόνια μπορεί να προέρχονται από τη “Μεγάλη Έκρηξη” (Big Bang)

Η σκοτεινή ύλη έχει αυτό το όνομα όχι μόνο επειδή παραμένει ένα μυστήριο, αλλά επειδή δεν αντανακλά ούτε εκπέμπει φως. Μέχρι σήμερα υπάρχουν μόνο έμμεσες ενδείξεις για την ύπαρξή της  και κυρίως, η βαρυτική επίδρασή της στους γαλαξίες, αλλά δεν έχει βρεθεί κάποιο σωματίδιο που να σχετίζεται με αυτήν.

Υπάρχουν διάφορες σχετικές επιστημονικές θεωρίες, και η επικρατούσα αφορά το “ασθενώς αλληλεπιδρόν σωματίδιο με μάζα” (WIMP).

Όμως, η αναζήτηση του τελευταίου πάνω από μία δεκαετία από τον ανιχνευτή Xenon απέβη άκαρπη.

Ο αναβαθμισμένος ανιχνευτής XENON1T, που ήταν πιο ευαίσθητος στις σωματιδιακές αλληλεπιδράσεις, αναζήτησε και άλλα υποψήφια σωματίδια της σκοτεινής ύλης με μικρότερη μάζα, όπως τα αξιόνια, τα οποία μπορεί να προέρχονται είτε από την αρχική “Μεγάλη Έκρηξη” (Big Bang) στο σύμπαν είτε από πρόσφατες πυρηνικές αντιδράσεις μέσα στον Ήλιο, γι’ αυτό λέγονται και “ηλιακά αξιόνια”.

Πηγή tanea.gr

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here