Δύο τεράστιοι υπόγειοι ανιχνευτές έθεσαν περιορισμούς στα ανώτερα όρια, για το πόσο ισχυρά αλληλεπιδρούν τα θεωρητικά σωματίδια σκοτεινής ύλης WIMPs με την κανονική ύλη.

Υπάρχουν στο σύμπαν ροζ ελέφαντες; Οι αστρονομικές παρατηρήσεις μας λένε ότι υπάρχουν, όχι ροζ, αλλά αόρατοι ελέφαντες. Διαμέσου της βαρύτητας μπορούμε να μετρήσουμε την έμμεση επίδραση που ασκούν στην ύλη.
Αυτοί οι ελέφαντες θα μπορούσαν να είναι τα σωματίδια σκοτεινής ύλης με μεγάλη μάζα, που κινούνται με μη-σχετικιστικές ταχύτητητες και ανήκουν στην κατηγορία της «ψυχρής» σκοτεινής ύλης (σε αντίθεση με την «θερμή» σκοτεινή ύλη που συνίσταται από σχετικιστικά σωματίδια).
Αυτά τα υποθετικά σωματίδια που προτείνονται για να εξηγήσουν την σκοτεινή ύλη οι φυσικοί με μεγάλη δόση χιούμορ τα ονόμασαν WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles= Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα).
Αφού «wimp» στα αγγλικά σημαίνει «δειλός» , φαίνεται πως ένας κόσμος κρυμμένων δειλών θα μπορούσε να εξηγήσει το αίνιγμα της σκοτεινής ύλης!

Σύμφωνα με τα θεωρητικά μοντέλα, αμέσως μετά τη μεγάλη έκρηξη έπαψε η θερμική ισορροπία μεταξύ των WIMPs και των αντισωματιδίων τους και σταμάτησαν να παράγονται αυθόρμητα. Η ποσότητα της σκοτεινής ύλης στην μορφή των WIMPs που επιβίωσε από την αυτο-εξαύλωση, διαχέεται μέχρι σήμερα στο σύμπαν μας. Και οι φυσικοί την αναζητούν πειραματικά, όπως οι δύο πειραματικές ερευνητικές ομάδες, LUX ZEPLIN και XENONnT.

Τα πειράματα LUX ZEPLIN και XENONnT, ανέφεραν τα πρώτα αποτελέσματα των αναζητήσεών τους για WIMPs των οποίων η μάζα είναι 10 φορές μεγαλύτερη (ή και περισότερο) από την μάζα του πρωτονίου, ένα εύρος που είναι σύμφωνο με τα μοντέλα κοσμικής εξέλιξης. Δυστυχώς καμία ομάδα δεν κατάφερε να ανιχνεύσει WIMΡ. Όμως, τέθηκαν περιορισμοί όσον αφορά την μάζα τους και τις αλληλεπιδράσεις τους με την κανονική ύλη.

Και τα δύο πειράματα, LUX ZEPLIN και XENONnT, χρησιμοποιούν αρκετούς τόνους από υγρό ξένον (Xe), σε μεγάλες δεξαμενές που παρακολουθούνται από συστοιχίες φωτοανιχνευτών. Αυτές οι ανιχνετές καταγράφουν την χαρακτηριστική διπλή λάμψη φωτός που παράγεται όταν τα WIMPs συγκρούονται με άτομα ξένου. Η αναλογία των δύο αναλαμπών είναι διαφορετική όταν αλληλεπιδρούν με το ξένον οι κοσμικές ακτίνες, τα μιόνια ή άλλα σωματίδια υποβάθρου. Για να μειωθούν τα ανεπιθύμητα γεγονάτα υποβάθρου, τα πειράματα αυτά εκτελούνται σε βαθιά υπόγεια σπήλαια.

Αναζητούνται διάφορα είδη WIMPs, ανάλογα με τις θεωρίες που τα προτείνουν. Τα νέα όρια των πειραμάτων LUX ZEPLIN και XENONnT δεν απρρίπτουν κανένα από από αυτά. Προς το παρόν. Γιατί και τα δύο πειράματα έχουν μπορστά τους πολλά χρόνια λειτουργίας.

Μέχρι σήμερα κατάφεραν να θέσουν ένα ανώτερο όριο στην ενεργό διατομή αλληλεπίδρασης WIMP-νουκλεονίου, που είναι είναι το ένα δέκατο της αντίστοιχης νετρίνου-νουκλεονίου. Πιο συγκεκριμένα:
το πείραμα XENONnT έθεσε ως ελάχιστο πάνω όριο στην ενεργό διατομή WIMP-νουκλεονίου την τιμή: 2,58×10⁻⁴⁷ cm² για WIMP με μάζα 28 GeV/c² :

και το πείραμα LUX-ZEPLIN (LZ) την τιμή 6,5×10⁻⁴⁸ cm² για WIMP με μάζα 30 GeV/c²:

πηγή: https://physics.aps.org/articles/v16/s106

Κατηγορίες:ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: LUX ZEPLIN, PHYSICS, WIMP, XENONnT