Tumšās matērijas eksperiments atspēko agrākos atradumus
Publicēts: 11.05.2010
Kolumbijas universitātes zinātnieku vadībā veiktais tumšās matērijas eksperiments atspēko citu zinātnieku teikto, ka viņiem ir izdevies atrast izvairīgo daļiņu, kas notur kopā Visumu. Jaunākie pētījumi liecina, ka tumšā matērija, kas sastāda lielāko daļu no Visuma, ir vēl izvairīgāka, nekā tika cerēts.
"Tumšās matērijas daļiņas turpina izvairīties no mūsu instrumentiem, bet mēs kļūstam arvien izsmalcinātāki meklējumos un uzskatām, ka drīz mums tās izdosies atklāt," teica fizikas profesore Elēna Eiprila no Kolumbijas universitātes, kura ir XENON100 eksperimenta preses pārstāve.
Eiprila un viņas līdzstrādnieki - vairāk nekā 30 fiziķi - no deviņām institūcijām ir publicējuši pētījumu pirmos rezultātus. Detalizētāks ziņojums par visjutīgākajiem tumšās matērijas meklējumiem gaidāms jau šajā vasarā.
Zinātnieku grupa necerēja, ka viņiem izdosies atklāt tumšo matēriju īsajā eksperimentā, kas tika veikts pagājušā gada rudenī. Viņu rezultāti liecina, ka jaunais uztvērējs ir patlaban labākais pieejamais un nodrošina viskvalitatīvāko fona radiācijas filtrēšanu.
Tumšās matērijas meklējumi pēdējo gadu laikā ir kļuvuši par sacensību. 1997. gadā DAMA/LIBRA grupa no Romas universitātes paziņoja, ka ir atklājuši tumšo matēriju. 2009. gada februārī CoGeNT projekta grupa, kuru vada Čikāgas universitātes speciālisti, izplatīja informāciju, ka arī viņi ir atraduši tumšo matēriju.
Jaunākie XENON100 eksperimenta rezultāti liek apšaubīt šos paziņojumus. Ja tie būtu pareizi, XENON100 uztvērējiem vajadzētu konstatēt dučiem mijiedarbību, ja vienīgi tumšās matērijas īpašības būtiski neatšķiras no prognozētajām.
Pirmo reizi tumšās matērijas eksistence tika izvirzīta jau 1930tajos gados, kad vajadzēja skaidrojumu situācijai, kādēļ spirālveida galaktikas nesabrūk, tām rotējot ap savu asi. Gravitācija ir spēks, kas notur kopā zvaigznes un galaktikas, bet redzamās matērijas ir pārāk maz, lai gravitācijas spēks spētu noturēt galaktiku kopā. Tādēļ tiek pieņemts, ka jābūt kādai neredzamai matērijai.
Zinātnieki, kas piedalās XENON100 projektā, uzskata, ka tumšo matēriju veido vājas mijiedarbības masīvās daļiņas jeb WIMP, kas reti mijiedarbojas ar parasto matēriju.
Eiprila un viņas kolēģi XENON100 projektā darbojas jau kopš 2007. gada. Uztvērējs, kuru būvēja Kolumbijas universitātē, sastāv no nerūsējoša tērauda tvertnes, kura piepildīta ar īpaši attīrītu šķidru ksenonu, kas atrodas starp divām īapši jutīgām kamerām. Tas atrodas dziļi zem kalna Itālijas Gran Sasso pazemes laboratorijā, svina un vara kambarī, kas palīdz atfiltrēt kosmisko un citu fona starojumu, kuru varētu sajaukt ar tumšās matērijas daļiņu radītajiem signāliem.
Kad tumšās matērijas daļiņa mijiedarbosies ar ksenona atomu, tā nodos nelielu daļu enerģijas, kas radīs uzliesmojumu ultravioletā starojuma diapazonā. To savukārt fiksēs jutīgās kameras. Enerģijas pārnese izpaudīsies arī kā neliels elektriskais lādiņš, kas būs daudz vājāks nekā varētu rasties jebkuru zināmo daļiņu mijiedarbības rezultātā.
Ja XENON100 uztvērējiem izdosies reģistrēt uzliesmojumu un elektrisko lādiņu un izslēgt, ka tie ir radušies kādu citu iemeslu dēļ, tad tas būs nopietns pieteikums, ka Eiprilas komandai ir izdevies atrast tumšo matēriju.
Kolumbijas universitātes zinātnieki izvēlējās ksenonu, jo tas ir viens no smagākajiem elementiem periodiskajā tabulā. Vienā litrā ksenona ir daudz vairāk atomu nekā vienā litrā ūdens, tādēļ cerības uz sadursmi ar WIMP daļiņām ir daudz lielākas.
"Šķidrs ksenons ir dārgs un brīnišķīgs materiāls WIMP ķeršanai un izpētei," teica Eiprila, kas ar šo šķidrumu ir darbojusies lielāko daļu laika no savas karjeras.
Columbia University
Komentāri
