Kā noķert WIMP? Nē, es nerunāju par klases vājāko bērnu iebiedēšanu, es runāju par vāji mijiedarbojošajām masīvajām daļiņām (tiem WIMP). Lai arī pēc definīcijas tie ir “masīvi”, tie nav mijiedarbībā ar elektromagnētisko spēku (caur fotoniem), tāpēc tos nevar “redzēt” un tie nav mijiedarbībā ar spēcīgo kodolspēku, tāpēc atomu kodoli tos nevar “sajust”. Ja mēs nevaram atklāt WIMP, izmantojot šos divus spēkus, kā mēs varētu kādreiz cerēt tos atklāt? Galu galā WIMP teorētiski ir tas, ka viņi lido pa Zemi, neko nesitot, viņi ir ka vāji mijiedarbojas. Bet dažreiz tie var sadurties ar atomu kodoliem, bet tikai tad, ja tie saduras ar galvu. Tā ir ļoti reta parādība, taču lielā pazemes ksenona (LUX) detektors tiks apglabāts 4800 pēdu (1 463 metru vai gandrīz jūdzes) pazemē vecā Dienviddakotas zelta raktuvē un zinātnieki cer, ka tad, kad neveiksmīgs WIMP iekļūs ksenonā atoms, tiks uztverts gaismas zibspuldze, kas apzīmē pirmie eksperimentālie pierādījumi par tumšo vielu…
No Zemes novērotajām galaktikām ir dažas dīvainas īpašības. Kosmologu lielākā problēma ir bijusi izskaidrot, kāpēc galaktikām (ieskaitot Piena ceļu) ir lielāka masa, nekā to var novērot, skaitot zvaigznes un uzskaitot tikai starpzvaigžņu putekļus. Faktiski 96% no Visuma masas nevar novērot. Tiek uzskatīts, ka 22% no šīs trūkstošās masas tiek turēti “tumšajā matērijā” (74% tiek turēti kā “tumšā enerģija”). Tumšās matērijas teorija ir daudzveidīga. Tiek uzskatīts, ka masīvi astronomiski kompakti Halo objekti (astronomiski ķermeņi, kas satur parastu baryonic materiālu, ko nevar novērot; piemēram, neitronu zvaigznes vai bāreņu planētas), neitrīno un WIMPS veicina šīs trūkstošās masas veidošanos. Notiek daudz eksperimentu, lai noteiktu katru līdzautoru. Melnos caurumus var netieši atklāt, novērojot mijiedarbību galaktiku centrā (vai gravitācijas izkliedētāja efektus), neitrīnus var atklāt milzīgās šķidruma tvertnēs, kas aprakti dziļi pazemē, bet kā var noteikt WIMP? Liekas, ka WIMP detektoram ir jāizņem lapa no neitrīno detektora grāmatām - tas jāsāk rakt.
Lai izvairītos no traucējumiem, ko rada starojums, piemēram, kosmiskie stari, zemas enerģijas detektori, piemēram, neitrīno “teleskopi”, ir aprakti tālu zem Zemes virsmas. Vecās mīnu šahtas ir ideālas kandidātes, jo jau ir izveidojies caurums, lai uzstādītu instrumentus. Neitrīno detektori ir milzīgi ūdens trauki (vai kāds cits līdzeklis) ar ļoti jutīgiem detektoriem, kas izvietoti ap ārpusi. Viens no šādiem piemēriem ir Super Kamiokande neitrīno detektors Japānā, kas satur milzīgu daudzumu ultraattīrīta ūdens, kura svars ir 50 000 tonnu (attēlā pa kreisi). Kad vāji mijiedarbojošais neitrīns nonāk tvertnē esošajā ūdens molekulā, tiek izstarots Čerenkova starojums un tiek atklāts neitrīno. Tas ir jaunā lielās pazemes ksenona (LUX) detektora pamatprincips, kas patērēs 600 mārciņas (272 kg) šķidrā ksenona, kas ir suspendēts 25 pēdu augstā tīra ūdens tvertnē. Ja WIMP eksistē ārpus teorijas robežām, tiek cerēts, ka šīs vāji mijiedarbojošās masīvās daļiņas sadursies ar ksenona atomu, un tāpat kā to vieglie brālēni izstaros gaismas zibspuldzi.
Roberts Svoboda un Mani Tripathi, UC Deivisa profesori, ir nodrošinājuši 1,2 miljonus dolāru no Nacionālā zinātnes fonda (NSF) un ASV Enerģētikas departamenta finansējuma projektam (tas ir 50% no visa nepieciešamā). Salīdzinot ar lielo hadronu sadursmes rīku (LHC), kura būvēšana prasa miljardiem eiro, LUX ir ļoti ekonomisks projekts, ņemot vērā tā darbības jomu. Ja būs eksperimentāli pierādījumi par WIMP mijiedarbību, sekas būs milzīgas. Mēs varēsim saprast WIMP izcelsmi un to izplatību, kad Zeme slaucīs cauri iespējamajam tumšās vielas halam, kas netieši novērots Piena ceļā.
Tumšās vielas noteikšana “tas būtu lielākais darījums kopš antimateriāla atrašanas pagājušā gadsimta 30. gados.”- profesors Mani Tripathi, LUX līdzizmeklētājs, UC Davis.
Zelta raktuve Dienviddakotā tika slēgta 2000. gadā, un 2004. gadā sāka darbu, lai šo teritoriju izveidotu par pazemes laboratoriju. LUX būs pirmais lielais eksperiments, kas tur tiks izmitināts. Ir cerība, ka uzstādīšana sāksies vasaras beigās, pēc tam, kad ūdens būs izsūknēts no raktuves.
Oriģinālais avots: UC Davis News
