Wie fängt man ein WIMP? Nein, ich spreche nicht davon, das schwächste Kind in der Klasse zu schikanieren, ich spreche von schwach interagierenden massiven Partikeln (jene WIMPs). Obwohl sie per Definition „massiv“ sind, interagieren sie nicht mit der elektromagnetischen Kraft (über Photonen), sodass sie nicht „gesehen“ werden können, und sie interagieren nicht mit der starken Kernkraft, sodass sie von Atomkernen nicht „gefühlt“ werden können. Wenn wir WIMPs über diese beiden Kräfte nicht erkennen können, wie können wir dann möglicherweise jemals hoffen, sie zu erkennen? Schließlich wird angenommen, dass WIMPs durch die Erde fliegen, ohne etwas zu treffen Das schwach interagierend. Aber manchmal kollidieren sie mit Atomkernen, aber nur, wenn sie frontal kollidieren. Dies ist ein sehr seltenes Ereignis, aber der LUX-Detektor (Large Underground Xenon) wird 1.463 Meter oder fast eine Meile unter der Erde in einer alten Goldmine in South Dakota vergraben, und Wissenschaftler hoffen, dass ein unglücklicher WIMP gegen ein Xenon stößt Atom wird ein Lichtblitz eingefangen, der das bedeutet erste experimentelle Beweise für dunkle Materie…
Von der Erde aus beobachtete Galaxien haben einige seltsame Eigenschaften. Das größte Problem für Kosmologen bestand darin, zu erklären, warum Galaxien (einschließlich der Milchstraße) mehr Masse zu haben scheinen, als durch Zählen von Sternen und alleinige Berücksichtigung von interstellarem Staub beobachtet werden kann. Tatsächlich können 96% der Masse des Universums nicht beobachtet werden. Es wird angenommen, dass 22% dieser fehlenden Masse in „dunkler Materie“ gehalten werden (74% werden als „dunkle Energie“ gehalten). Es wird angenommen, dass dunkle Materie viele Formen annimmt. Es wird angenommen, dass massive astronomische kompakte Halo-Objekte (astronomische Körper, die gewöhnliches baryonisches Material enthalten, das nicht beobachtet werden kann; wie Neutronensterne oder verwaiste Planeten), Neutrinos und WIMPS zu dieser fehlenden Masse beitragen. Es werden viele Experimente durchgeführt, um jeden Mitwirkenden zu ermitteln. Schwarze Löcher können indirekt durch Beobachtung der Wechselwirkungen im Zentrum von Galaxien (oder durch Gravitationslinseneffekte) nachgewiesen werden. Neutrinos können in riesigen, tief unter der Erde vergrabenen Flüssigkeitstanks nachgewiesen werden. Wie können jedoch WIMPs nachgewiesen werden? Es scheint, dass ein WIMP-Detektor ein Blatt aus den Büchern des Neutrino-Detektors nehmen muss - er muss anfangen zu graben.
Um Störungen durch Strahlung wie kosmische Strahlung zu vermeiden, sind Niedrigenergiedetektoren wie Neutrino-Teleskope weit unter der Erdoberfläche vergraben. Alte Minenschächte sind ideale Kandidaten, da das Loch bereits für die Einrichtung der Instrumentierung vorhanden ist. Neutrino-Detektoren sind riesige Wasserbehälter (oder ein anderes Mittel) mit hochempfindlichen Detektoren, die außen angeordnet sind. Ein solches Beispiel ist der Super Kamiokande-Neutrino-Detektor in Japan, der eine große Menge ultra-gereinigtes Wasser mit einem Gewicht von 50.000 Tonnen enthält (links abgebildet). Wenn ein schwach wechselwirkendes Neutrino auf ein Wassermolekül im Tank trifft, wird ein Blitz von Cherenkov-Strahlung emittiert und ein Neutrino erkannt. Dies ist das Grundprinzip des neuen LUX-Detektors (Large Underground Xenon), bei dem 272 kg flüssiges Xenon in einem 25 Fuß hohen Tank mit reinem Wasser verwendet werden. Wenn WIMPs jenseits der theoretischen Bereiche existieren, ist zu hoffen, dass diese schwach wechselwirkenden massiven Teilchen frontal mit einem Xenonatom kollidieren und wie ihre leichten Cousins einen Lichtblitz aussenden.
Robert Svoboda und Mani Tripathi, Professoren der UC Davis, haben 1,2 Millionen US-Dollar an National Science Foundation (NSF) und US-Energieministerium für das Projekt erhalten (dies sind 50% des Gesamtbetrags). Im Vergleich zum Large Hadron Collider (LHC), dessen Bau Milliarden von Euro kostet, ist LUX ein äußerst wirtschaftliches Projekt, wenn man bedenkt, welchen Umfang es möglicherweise entdeckt. Sollte es experimentelle Hinweise auf eine WIMP-Interaktion geben, sind die Konsequenzen enorm. Wir werden in der Lage sein, die Ursprünge von WIMPs und ihre Verteilung zu verstehen, wenn die Erde durch den möglichen Halo der dunklen Materie fegt, von dem indirekt beobachtet wird, dass er in der Milchstraße existiert.
Dunkle Materie erkennen “wäre das größte Geschäft seit der Suche nach Antimaterie in den 1930er Jahren.”- Professor Mani Tripathi, LUX-Co-Ermittler, UC Davis.
Die Goldmine in South Dakota wurde im Jahr 2000 geschlossen und im Jahr 2004 wurde mit der Entwicklung des Standorts zu einem unterirdischen Labor begonnen. LUX wird das erste große Experiment sein, das dort untergebracht wird. Es ist zu hoffen, dass die Installation im Spätsommer beginnt, nachdem Wasser aus der Mine gepumpt wurde.
Ursprüngliche Quelle: UC Davis News
