كيف تصطاد WIMP؟ لا ، أنا لا أتحدث عن التنمر على أضعف طفل في الفصل ، أنا أتحدث عن ضعف الجزيئات الضخمة المتفاعلة (أولئك WIMPs). على الرغم من أنها "ضخمة" بحكم تعريفها ، إلا أنها لا تتفاعل مع القوة الكهرومغناطيسية (عبر الفوتونات) لذا لا يمكن "رؤيتها" ولا تتفاعل مع القوة النووية القوية ، لذلك لا يمكن أن "تشعر" بها النوى الذرية. إذا لم نتمكن من اكتشاف WIMPs من خلال هاتين القوتين ، فكيف يمكننا أن نأمل في اكتشافها؟ بعد كل شيء ، يُفترض أن WIMPs تحلق عبر الأرض دون أن تضرب أي شيء ذلك تفاعل ضعيف. لكن في بعض الأحيان ، قد يصطدمون بالنوى الذرية ولكن فقط إذا اصطدموا وجهاً لوجه. هذا أمر نادر الحدوث للغاية ، لكن كاشف الزينون الكبير تحت الأرض (LUX) سيتم دفنه 4800 قدم (1463 مترًا أو ما يقرب من ميل) تحت الأرض في منجم ذهب قديم في داكوتا الجنوبية ويأمل العلماء أنه عندما يصطدم WIMP غير محظوظ في زينون ذرة ، سيتم التقاط وميض الضوء ، مما يدل على أول دليل تجريبي على الإطلاق للمادة المظلمة…
للمجرات التي تمت ملاحظتها من الأرض بعض الصفات الغريبة. كانت أكبر مشكلة يواجهها علماء الكون هي تفسير لماذا يبدو أن للمجرات (بما في ذلك درب التبانة) كتلة أكبر مما يمكن ملاحظته من خلال حساب النجوم ومحاسبة الغبار بين النجوم وحده. في الواقع ، 96٪ من كتلة الكون لا يمكن ملاحظتها. يُعتقد أن 22٪ من هذه الكتلة المفقودة محتفظ بها في "المادة المظلمة" (74٪ تحمل "الطاقة المظلمة"). المادة المظلمة نظرية لاتخاذ أشكال عديدة. يُعتقد أن الأجسام الفلكية الهائلة المدمجة الضخمة (الأجسام الفلكية التي تحتوي على مادة باريونية عادية لا يمكن ملاحظتها ؛ مثل النجوم النيوترونية أو الكواكب اليتيمة) ، والنيوترينوات و WIMPS تساهم في هذه الكتلة المفقودة. العديد من التجارب جارية لاكتشاف كل مساهم. يمكن الكشف عن الثقوب السوداء بشكل غير مباشر من خلال مراقبة التفاعلات في مركز المجرات (أو تأثيرات العدسة الجاذبية) ، يمكن الكشف عن النيوترينوات في خزانات ضخمة من السوائل المدفونة في أعماق الأرض ، ولكن كيف يمكن اكتشاف WIMPs؟ يبدو أن كاشف WIMP يحتاج إلى أخذ ورقة من كتب كاشف النيوترينو - يجب أن يبدأ الحفر.
لتجنب التداخل من الإشعاع مثل الأشعة الكونية ، يتم دفن كاشفات الطاقة المنخفضة مثل "مقاريب" النيوترينو تحت سطح الأرض. مهاوي المنجم القديمة تجعل المرشحين مثاليين حيث أن الحفرة موجودة بالفعل لإعداد الأجهزة. كاشفات النيوترينو عبارة عن حاويات ضخمة من الماء (أو بعض العوامل الأخرى) مع كاشفات شديدة الحساسية موضوعة حول الخارج. أحد الأمثلة على ذلك هو كاشف النيوترينو Super Kamiokande في اليابان الذي يحتوي على كمية هائلة من المياه فائقة النقاء ، ويزن 50.000 طن (في الصورة اليسرى). عندما يضرب النيوترينو ضعيف التفاعل جزيء الماء في الخزان ، ينبعث وميض من إشعاع Cherenkov ويتم الكشف عن النيوترينو. هذا هو الأساس الأساسي وراء كاشف الزينون الكبير تحت الأرض (LUX) الذي سيستخدم 600 رطل (272 كجم) من الزينون السائل المعلق في خزان بارتفاع 25 قدمًا من الماء النقي. إذا كانت WIMPs موجودة خارج عوالم النظرية ، فمن المؤمل أن تصطدم هذه الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف مباشرة مع ذرة زينون ، ومثل أبناء عمومهم خفيفة الوزن ، تنبعث منها وميض ضوئي.
حصل روبرت سفوبودا وماني تريباثي ، أساتذة جامعة كاليفورنيا في ديفيس ، على 1.2 مليون دولار في مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) وتمويل وزارة الطاقة الأمريكية للمشروع (هذا 50 ٪ من الإجمالي المطلوب). بالمقارنة مع مصادم الهادرون الكبير (LHC) الذي يكلف مليارات اليورو لبناءه ، يعد LUX مشروعًا اقتصاديًا للغاية بالنظر إلى نطاق ما قد يكتشفه. إذا كان هناك دليل تجريبي على تفاعل WIMP ، فستكون العواقب هائلة. سنكون قادرين على البدء في فهم أصول WIMPs وتوزيعها بينما تجتاح الأرض الهالة المحتملة للمادة المظلمة التي لوحظت بشكل غير مباشر في درب التبانة.
كشف المادة المظلمة "سيكون أكبر صفقة منذ العثور على المادة المضادة في 1930s."- البروفيسور ماني تريباثي ، باحث مشارك في لوكس ، جامعة كاليفورنيا ديفيس.
تم إغلاق منجم الذهب في داكوتا الجنوبية في عام 2000 وبدأ العمل في عام 2004 في تطوير الموقع إلى مختبر تحت الأرض. ستكون LUX أول تجربة كبيرة يتم إجراؤها هناك. ويؤمل أن يبدأ التركيب في أواخر الصيف ، بعد ضخ المياه من المنجم.
المصدر الأصلي: UC Davis News
