Jak chytíte WIMP? Ne, nemluvím o šikaně nejslabší dítě ve třídě, mluvím o Weakly Interactioning Massive Particles (ty WIMP). I když jsou podle definice „masivní“, neinteragují s elektromagnetickou silou (prostřednictvím fotonů), takže je nelze „vidět“ a neinteragují se silnou jadernou silou, takže nemohou být „pociťována“ atomovými jádry. Pokud nemůžeme detekovat WIMP pomocí těchto dvou sil, jak můžeme někdy doufat, že je odhalíme? Koneckonců jsou WIMP teoretizovány, že létají Zemí, aniž by něco zasáhly že slabě interagující. Někdy se ale mohou srazit s atomovými jádry, ale pouze tehdy, pokud se srazí čelem. Jedná se o velmi vzácný případ, ale detektor Large Underground Xenon (LUX) bude pohřben 4 800 stop (1 463 metrů nebo téměř míle) pod zemí ve starém zlatém dole Jižní Dakoty a vědci doufají, že když nešťastný WIMP narazí na xenon atom, bude zachycen záblesk světla, což znamená první experimentální důkaz temné hmoty…
Galaxie pozorované ze Země mají některé zvláštní vlastnosti. Největším problémem pro kosmology bylo vysvětlit, proč se zdá, že galaxie (včetně Mléčné dráhy) mají větší hmotnost, než je možné pozorovat počítáním hvězd a započítáním pouze mezihvězdného prachu. Ve skutečnosti nelze pozorovat 96% hmoty vesmíru. Předpokládá se, že 22% této chybějící hmoty je drženo v „temné hmotě“ (74% je považováno za „temnou energii“). Temná hmota je teoretizovaná, aby nabrala mnoho podob. Masivní astronomické kompaktní halo objekty (astronomická těla obsahující obyčejný baryonický materiál, který nelze pozorovat; jako neutronové hvězdy nebo osiřelé planety), jsou neutrona a WIMPS považovány za přispívající k této chybějící hmotě. Probíhá mnoho experimentů s cílem zjistit každého přispěvatele. Černé díry mohou být nepřímo detekovány pozorováním interakcí ve středu galaxií (nebo účinků gravitačních čoček), neutrina mohou být detekována v obrovských nádržích tekutiny pohřbených hluboko pod zemí, ale jak lze detekovat WIMP? Zdá se, že detektor WIMP musí vytáhnout list z knih detektoru neutrina - musí začít kopat.
Aby nedocházelo k rušení záření, jako jsou kosmické paprsky, jsou detektory s nízkou energií, jako jsou neutrinové „dalekohledy“, uloženy hluboko pod zemským povrchem. Staré důlní šachty dělají ideální kandidáty, protože díra již existuje pro nastavení instrumentace. Neutrinové detektory jsou obrovské nádoby na vodu (nebo jiný prostředek) s vysoce citlivými detektory umístěnými kolem vnějšku. Jedním takovým příkladem je detektor Super Kamiokande neutrino v Japonsku, který obsahuje obrovské množství ultračisté vody o hmotnosti 50 000 tun (na obrázku vlevo). Když slabě interagující neutrino zasáhne molekulu vody v nádrži, je vydán záblesk Cherenkovova záření a je detekováno neutrino. Toto je základní princip za novým detektorem Velkého podzemního xenonu (LUX), který bude používat 600 liber (272 kg) tekutého xenonu suspendovaného v 25 stop vysoké nádrži čisté vody. Pokud WIMP existují mimo sféry teorie, doufá se, že tyto slabě interagující masivní částice se střetnou čelem s atomem xenonu a podobně jako jejich bratranci o nízké hmotnosti vyzařují záblesk světla.
Robert Svoboda a Mani Tripathi, profesoři UC Davis, získali na tento projekt částku 1,2 milionu dolarů v National Science Foundation (NSF) a americkém ministerstvu energetiky (to je 50% z celkové požadované částky). Ve srovnání s Large Hadron Collider (LHC) stojí miliarda eur na výstavbu, LUX je vysoce ekonomický projekt s ohledem na rozsah toho, co by mohl objevit. Pokud budou existovat experimentální důkazy o interakci WIMP, budou důsledky obrovské. Budeme schopni začít chápat původ WIMP a jejich distribuci, protože Země prochází možnou halou temné hmoty, které je nepřímo pozorováno v Mléčné dráze.
Detekce temné hmoty “by to byla největší dohoda od doby, kdy jsme našli antihmotu ve 30. letech.“- Profesor Mani Tripathi, spoluřešitel LUX, UC Davis.
Zlatý důl v Jižní Dakotě byl uzavřen v roce 2000 a v roce 2004 se začalo s jeho prací na podzemní laboratoři. LUX bude prvním velkým experimentem, který tam bude umístěn. Předpokládá se, že instalace začne koncem léta poté, co se z dolu čerpá voda.
Původní zdroj: UC Davis News
