Πείραμα που ψάχνει για σκοτεινή ύλη ανίχνευσε ανεξήγητο σήμα

Posted on 17/06/2020

2


Προτείνονται τρεις πιθανές εξηγήσεις: η μια είναι αδιάφορη, οι άλλες δύο θα προκαλέσουν επανάσταση στην φυσική.

Πειραματικά δεδομένα από τον ανιχνευτή σκοτεινής ύλης XENON1T. Παρατηρείστε το «καρούμπαλο» που σχηματίζουν τα πειραματικά σημεία τις χαμηλές ενέργειες 1 έως 2 keV

Το πείραμα αναζήτησης σκοτεινής ύλης XENON1T ανίχνευσε ένα απροσδόκητο σήμα που θα μπορούσε να αντιστοιχεί σε ένα υποθετικό (προς το παρόν) σωματίδιο σκοτεινής ύλης που ονομάζεται αξιόνιο. Εναλλακτικά, τα πειραματικά δεδομένα θα μπορούσαν να εξηγηθούν με ένα νέο είδος νετρίνων. Δυστυχώς όμως υπάρχει και η περίπτωση το σήμα να μην σημαίνει τίποτε και να οφείλεται σε κάποιο συστηματικό σφάλμα. Αν βέβαια το σήμα του XENON1T οφείλεται σε αξιόνια – τον κορυφαίο υποψήφιο σκοτεινής ύλης – ή σε νέου τύπου νετρίνα, θα ήταν πράγματι κάτι πολύ συναρπαστικό.

Το πως λειτουργεί ο ανιχνευτής XENON1T μπορείτε να διαβάσετε στην ανάρτηση με τίτλο: «Μπορούμε να ανιχνεύσουμε την σκοτεινή ύλη

Οι πειραματιστές του XENON1T ανίχνευσαν 53 γεγονότα περισσότερα από τα 232 γεγονότα υποβάθρου που περίμεναν. Αφού απέρριψαν όλες τις πιθανές πηγές σφαλμάτων μπόρεσαν, εξέτασαν τρεις ερμηνείες που θα ταίριαζαν με το μέγεθος και το σχήμα των δεδομένων τους.

Η πρώτη, και πιο εντυπωσιακή είναι η ανίχνευση αξιονίων, ένα υποθετικό σωματίδιο που παράγεται στο εσωτερικό του ήλιου και μοιάζει με φωτόνιο, αλλά διαθέτει μια ελάχιστη ποσότητα μάζας.
Αν αυτά τα αξιόνια (που ίσως ανιχνεύθηκαν) παράγονται τώρα στον ήλιο δεν θα μπορούσαν να είναι η σκοτεινή ύλη που περιέχεται στο σύμπαν από την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης. Αλλά, αν το πείραμα ανιχνεύει ηλιακά αξιόνια, τότε σημαίνει πως υπάρχουν αξιόνια. Αξιόνια που δημιουργήθηκαν στο αρχέγονο σύμπαν και έκτοτε συνιστούν τα συστατικά της σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τους φυσικούς του XENON1T το σήμα δεν ταιριάζει με τα απλούστερα μοντέλα σκοτεινής ύλης αξιονίων, αλλά μάλλον με πιο περίπλοκα.

Η δεύτερη δυνατότητα είναι το σήμα να οφείλεται σε νετρίνα, τα οποία έχουν μεγάλες μαγνητικές ροπές, που σημαίνει ότι συμπεριφέρονται ως μικροί μαγνήτες. Αλλά νετρίνα με τέτοιες μαγνητικές ροπές σημαίνει νέα φυσική, πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου των στοιχειωδών σωματιδίων.

Η τρίτη περίπτωση, είναι το σήμα να οφείλεται στην ραδιενέργεια του τριτίου, ενός ισοτόπου του υδρογόνου, που υπάρχει στην δεξαμενή του πειράματος. Και αυτή η πιθανότητα δεν μπορεί ούτε να επιβεβαιωθεί ούτε να αποκλειστεί σύμφωνα με την δημοσίευση των 163 ερευνητών της ομάδας XENON1T [Observation of Excess Electronic Recoil Events in XENON1T].

διαβάστε περισσότερα:
1. Observation of Excess Events in the XENON1T Dark Matter Experiment
2. Dark Matter Experiment Finds Unexplained Signal
3. Hail the XENON excess

Ετικέτα: