Aναλύθηκαν τα πρώτα δεδομένα ενός πειράματος που στοχεύει στην άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης. Το εν λόγω πείραμα αναζητά μια μορφή σκοτεινής ύλης που είναι γνωστή ως φερμιονική σκοτεινή ύλη, διαμέσου της απορρόφησής της από πυρήνες Ξένου.

Κατά την τελευταία δεκαετία, οι φυσικοί έχουν επανειλημμένα εξετάσει λεπτομερώς δεξαμενές που περιέχουν τόνους υγρού ξένου, ελπίζοντας να εντοπίσουν τις λάμψεις φωτός που θα μπορούσαν να προκαλούνται από την σύγκρουση μεταξύ ενός σωματιδίου σκοτεινής ύλης και ενός ατόμου ξένου. Οι περισσότερες από αυτές τις μελέτες ήταν αφιερωμένες στην ανίχνευση των λεγόμενων ασθενώς αλληλεπιδρώντων μαζικών σωματιδίων (WIMPs=Weakly Interactive Massive Particles – Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα), υποθετικά σωματίδια σκοτεινής ύλης με μάζα μεγαλύτερη από 10 GeV. Σε μια νέα δημοσίευση οι ερευνητές παρουσίασαν την ανάλυση ενός νέου συνόλου δεδομένων όπου έψαχναν για πιο ελαφρά σωματίδια τα οποία ανήκουν στην υποθετική φερμιονική σκοτεινή ύλη με μάζα μερικές δεκάδες MeV. Παρόλο που δεν βρήκαν κανένα σήμα πέρα ​​από το αναμενόμενο επίπεδο υποβάθρου, έθεσαν τους μεγαλύτερους μέχρι τώρα περιορισμούς σε μοντέλα φερμιονικής σκοτεινής ύλης με σωματίδια μάζας μικρότερες των GeV.

Το σύνολο δεδομένων είναι το πρώτο που ελήφθη από το πείραμα PandaX-4T στο υπόγειο εργαστήριο της Κίνας Jinping. Η ομάδα του PandaX έψαξε σ’ αυτά τα δεδομένα για ενδείξεις μιας αλληλεπίδρασης πέρα ​​από το καθιερωμένο πρότυπο, στην οποία ένα σωματίδιο φερμιονικής σκοτεινής ύλης απορροφάται από τον πυρήνα ενός ατόμου ξένου. Μετά την απορρόφηση, ο πυρήνας του ξένου ανακρούεται εκπέμποντας είτε ένα νετρίνο είτε ένα αντινετρίνο. Η αλληλεπίδραση θα πρέπει επίσης να προκαλέσει μια εναπόθεση ενέργειας με τη μορφή φωτονίων και ηλεκτρονίων, τα οποία θα καταγραφούν σε φωτοανιχνευτές στα άκρα της δεξαμενής. Σε αντίθεση με τη σκέδαση των WIMPs, η οποία προβλέπεται να παράγει μια εναπόθεση ενέργειας ευρέος φάσματος, η απορρόφηση από τους πυρήνες των φερμιονικών σωματιδίων σκοτεινής ύλης θα πρέπει να εναποθέτει ενέργεια σε ένα στενό εύρος.

Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν μέχρι στιγμής αντιπροσωπεύουν το ισοδύναμο της έκθεσης 0,6 τόνων υγρού ξένου στην υποθετική φερμιονική σκοτεινή ύλη επί ένα χρόνο. Όταν το PandaX-4T ολοκληρωθεί το 2025, θα έχει επιτύχει αθροιστική έκθεση 10 φορές μεγαλύτερη, δημιουργώντας ακόμη ισχυρότερους περιορισμούς στη θεωρία(*). Κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει και στην απόρριψή της, προκαλώντας μεταξύ άλλων και υπαρξιακά αδιέξοδα στους εμπλεκόμενους θεωρητικούς-πειραματικούς φυσικούς.

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v15/s138

(*) Τα ίδια ισχύουν και για τον ανιχνευτή XENONnT (Potential Dark Matter Signal Gives Way to New Limits), έτσι ώστε κάποιοι φυσικοί προτείνουν ότι «με τόσο πολύ ξένον, θα μπορούσαν να ερευνηθούν κι άλλα ενδιαφέροντα πράγματα εκτός από τη σκοτεινή ύλη, συμπεριλαμβανομένων των νετρίνων και άλλων εξαιρετικά σπάνιων διεργασιών. Αυτοί οι υπερευαίσθητοι ανιχνευτές μπορούν να «βλέπουν» πράγματα, διαφορετικά από αυτά για τα οποία κατασκευάστηκαν. Ίσως επιβεβαιωθεί πάλι αυτό που έλεγε ο φυσικός Freeman Dyson, ότι «οι νέες κατευθύνσεις στην επιστήμη ξεκινούν συχνότερα από νέα εργαλεία παρά από νέες έννοιες’.

Κατηγορίες:ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: PHYSICS