Shkencëtarët kërkojnë për materien e errët në thellësitë e një miniere ari të braktisur
Një ekip ndërdisiplinor studiuesish po punon për të joshur një grimcë të hipotezuar nga hapësira e jashtme në objektin e kërkimit nëntokësor Sanford, i vendosur në një ish-minierë ari që funksiononte në kulmin e nxitimit të arit të viteve 1870 në qytetin Lead, Dakota e Jugut.
Në detaje, ata po kërkojnë për WIMP-grimca masive që ndërveprojnë dobët- të cilat mendohet se janë formuar kur universi ishte vetëm një mikrosekondë i vjetër dhe që mund të ekzistojnë të padukshme rreth nesh. Objekti i kërkimit i përshtatet këtij lloji kërkimi sepse thellësia parandalon depërtimin e rrezeve kozmike, të cilat përndryshe do të ndërhynin në eksperimente.
Nëse vëzhgohen WIMP-të, ato mund të mbajnë të dhëna për disa nga problemet më të vështira në fizikë: natyrën e materies së errët dhe vetë strukturën e universit.
Grupi me bazë në SHBA po përdor eksperimentin Large Underground Xenon-ZEPLIN (LZ), detektorin më të ndjeshëm të lëndës së errët WIMP i vendosur në Laboratorin Sanford. Ndryshe nga eksperimentet e kryera në copëtuesit e grimcave si Përplasësi i Madh i Hadronit (LHC) në Zvicër, LZ përpiqet të vëzhgojë drejtpërdrejt – në vend që të prodhojë – materien e errët.
Anwar Bhatti, një profesor kërkimi në Universitetin e Maryland, tha se ka të mirat dhe të këqijat e të dyja qasjeve.
Sipas tij, shanset për të gjetur prova të pakundërshtueshme të WIMP-ve janë të pakta, por ai shpreson se grimcat e pazbuluara më parë do të shfaqen në eksperimentin e tyre, duke lënë një gjurmë të dhënash pas tyre.
“Ka një shans që të shohim aludime të materies së errët, por nëse është përfundimtare mbetet për t’u parë,” tha Bhatti.
Shkencëtari kryesor Carter Hall shpjegoi se këto kërkime të drejtpërdrejta për lëndën e errët mund të kryhen vetëm nën tokë, sepse studiuesit duhet të eliminojnë rrezatimin kozmik të nivelit të sipërfaqes, i cili mund të ngatërrojë sinjalet e materies së errët dhe t’i bëjë më të lehta për t’u humbur.
“Këtu, në sipërfaqen e tokës, ne vazhdimisht po lahemi nga grimcat kozmike që po bien mbi ne. Disa prej tyre kanë ardhur nga e gjithë galaktika dhe disa prej tyre kanë hasur nëpër univers,” shpjegoi Hall. “Eksperimenti ynë është rreth një milje nën tokë, dhe ai milje shkëmbi thith pothuajse të gjitha ato rrezet e zakonshme kozmike. Kjo do të thotë që ne mund të kërkojmë një përbërës ekzotik që nuk ndërvepron shumë dhe nuk do të përthithej nga shkëmbi.
Në eksperimentin LZ, shpërthimet e dritës prodhohen nga përplasjet e grimcave. Shkencëtarët më pas punojnë prapa, duke përdorur karakteristikat e këtyre ndezjeve të dritës për të përcaktuar llojin e grimcave.
Grupi kërkimor i UMD kalibron instrumentin që fuqizon eksperimentin LZ, i cili përfshin përgatitjen dhe injektimin e tritiumit – një formë radioaktive e hidrogjenit – në një formë të lëngshme të ksenonit, një gaz jashtëzakonisht i dendur. Pasi të përzihet, përzierja radioaktive pompohet në të gjithë instrumentin, ku mund të vërehen përplasjet e grimcave.
Studiuesit më pas analizojnë zbërthimin e përzierjes për të përcaktuar se si instrumenti reagon ndaj ngjarjeve të sfondit që nuk janë lëndë e errët. Me procesin e eliminimit, studiuesit mësojnë llojet e ndërveprimeve që janë dhe nuk janë të rëndësishme.
“Kjo na tregon se si nuk duket materia e errët, kështu që ajo që ne do të kërkojmë në të dhënat e kërkimit të lëndës së errët janë ngjarje që nuk i përshtaten atij modeli,” tha Hall.
Studiuesi gjithashtu theksoi se ata nuk do ta dinë nëse kanë gjetur lëndë të errët derisa grupi i tyre i ardhshëm i të dhënave të publikohet. Kjo mund të zgjasë të paktën një vit.
Nëse zbulohen, këto grimca WIMP do të nxisin një rishikim masiv të Modelit Standard të fizikës së grimcave, i cili shpjegon forcat themelore të universit. Ndërsa ky eksperiment mund t’u përgjigjet pyetjeve urgjente rreth universit, ka një shans të mirë që ai të krijojë edhe të reja.
“Kjo do të thotë se shumë nga idetë tona bazë rreth përbërësve themelorë të natyrës do të duhet të rishikohen në një mënyrë ose në një tjetër,” tha Hall.