شکار ماده تاریک — در داخل زمین

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده کتاب “جای خود را در جهان.” ساتر کمک این مقاله به Space.com’s کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.

ماده تاریک است فرضی جزء به جهان ما استفاده می شود برای توضیح بسیاری از رفتارهای عجیب و غریب از ستاره ها و کهکشان ها.

با وجود این تقریبا قریب به اتفاق شواهد ماده تاریک در واقع وجود داشته باشد ما هنوز هم نمی دانم آنچه در آن ساخته شده است. آشکارسازهای در سراسر جهان پراکنده شده اند عامل برای چندین دهه تلاش برای گرفتن ضعف اثری از عبور ذرات ماده تاریک که, اما فایده ای نداشت. یک مقاله جدید ارائه می دهد یک روش جایگزین: حفاری های عمیق.

مرتبط با: 11 بزرگترین پرسش های بی پاسخ در مورد ماده تاریک

ما می دانیم که ماده تاریک وجود دارد از طریق انواع مشاهدات نجومی. ستاره ها در حال چرخش مراکز خود کهکشان ها با سرعتی بیش از حد. کهکشان ها در حال صیقل با برس گردان در داخل خوشه های بیش از حد به سرعت. سازه های عظیم در جهان در حال ظاهر شدن خیلی زود است.

تا آنجا که ما می توانید بگویید وجود دارد خیلی بیشتر به کیهان از ملاقات چشم وجود دارد نوعی از ماده است که به طور کامل نامرئی به ما. هر ماده تاریک است که آن را نوع جدیدی از ذرات نیست که ارتباط برقرار کردن با نور است که به معنی آن را نمی کند منتشر می کنند در جذب و یا شکست تابش الکترومغناطیسی. که بدان معنی است که ما نمی توانیم آن را ببینید. که باعث می شود آن را تاریک است.

تا کنون تنها راه ما می دانیم که ماده تاریک وجود دارد این است که از طریق گرانش. با وجود آن نامرئی ابرقدرت ماده تاریک هنوز هم جرم است که به وسیله آن می توانید یدک کش و شکل در بزرگترین اشیاء در جهان آشکار حضور خود را از طریق حرکت از جزئیات بیشتر ستاره ها و کهکشان ها.

در انتهای دیگر مقیاس فیزیکدانان ذرات شده اند concocting ذرات جدید به عنوان عواقب نظریه های جدید فیزیک و برخی از آنها متناسب با این لایحه برای چه ماده تاریک می تواند باشد. امیدوار کننده ترین نامزد ذرات شناخته شده به عنوان یک WIMP: یک ضعیف تعامل عظیم ذرات.

این “ضعیف تعامل” بخشی بدان معنی نیست فقط ذرات ضعیف: این بدان معنی است که ماده تاریک می کند گاهی اوقات ارتباط برقرار کردن با مواد طبیعی از طریق نیروی هستهای ضعیف هستند. اما به عنوان نام نشان می دهد ضعیف هسته ای و نیروی نیست قویترین و آن را بسیار کوتاه برد ساخت این فعل و انفعالات فوق العاده نادر است.

مرتبط با: ماده تاریک و انرژی تاریک: رمز و راز توضیح داد (infographic)

به خاک سپرده شد سرنخ

اما “نادر” معنا “هرگز.” این فکر می کردم که میلیاردها و حتی تریلیون — از ذرات ماده تاریک در حال شنا کردن از طریق شما در حال حاضر. اما از آنجا که ماده تاریک به سختی متوجه عادی مهم است و بالعکس شما به سادگی آن را احساس نمی. شما باید به بیرون رفتن به بزرگ مقیاس قبل از اینکه شما شروع به دیدن آن اثرات گرانشی.

هنوز هم به ندرت (دقیقا چگونه به ندرت شناخته شده نیست با این حال) ذرات ماده تاریک که می رود سرکش و تعامل با یک ذره از مواد طبیعی از طریق نیروی هستهای ضعیف هستند. این شامل انتقال انرژی (برای مثال ذرات ماده تاریک که ضربات عادی ذرات) ارسال نرمال موضوع پرواز چیزی است که ما می توانیم در اصل حداقل تشخیص دهد.

اما از آنجا که آن را بسیار نادر و بسیار ضعیف ما تشخیص تلاش نمی ثابت پربار. ما نیاز به بزرگ آشکارسازهای آن را تا مقدار زیادی از حجم (پس از تعامل بسیار نادر است یا ساخت یک غول آشکارساز و یا صبر کنید برای صدها سال به خوش شانس). چه تر است, ما را به دفن این آشکارسازهای عمیق زیرزمینی عمیق ترین رفتن 1.2 مایل (2 کیلومتر) در زیر سطح. این است زیرا بسیاری از subatomic مزاحمت رفتن: دیگر بالا-انرژی ذرات مانند نوترينو و کيهانیعلت مشابه ضربات و ما نیاز به استفاده از مقدار زیادی از سنگ برای جذب آنها را قبل از آنها آمار آشکارساز تضمین این که اگر ما یک سیگنال آن را بیشتر به احتمال زیاد ناشی از ماده تاریک.

و تا کنون پس از چند دهه از ساختمان همیشه بزرگتر آشکارسازهای و تماشای با دقت ما در بر داشت چمباتمه زدن.

شواهد فسیلی

وجود دارد محدود به چگونه ما می توانیم یک ماده تاریک آشکارساز صرفا بر اساس مهندسی و هزینه محدودیت. اما خوشبختانه با توجه به یک مقاله جدید به تازگی ظاهر می شود بر روی آنلاین قبل از مطبوعات و سایت arXiv وجود دارد عظیم ماده تاریک آشکارساز شده است که جمع آوری داده ها برای میلیون ها سال.

و این درست در زیر پای ما.

پوسته زمین خود را به عنوان یک آشکارساز ماده تاریک. زمانی که ولگرد ذرات ماده تاریک در ارتباط برقرار کردن با مواد طبیعی داخل یک سنگ و یک پروتون یا نوترون می زدم شل و تغییر ترکیب شیمیایی سنگ در مجاورت تاثیر سایت. این به طور بالقوه می تواند حتی قرار دادن ذرات پرواز را پشت سر میکروسکوپی اسکار.

حتی بهتر, عمیق حفاری دسترسی به بخش هایی از پوسته زمین را بیش از دو بار به عنوان عمیق به عنوان فعلی ما ماده تاریک آشکارسازهای نتایج امیدوار کننده حتی آزادتر از سردرگمی از اشعه کیهانی و دیگر مزاحم ذرات. و پس از سنگ ماندن به عنوان سنگ برای میلیون ها و حتی صدها میلیون نفر از آنها شده ایم ضبط ماده تاریک تعاملات برای همه است که زمان بسیار طولانی تر از ما همیشه می تواند امید به دسترسی در طول عمر ما آزمایش است.

بنابراین آن را بسیار ساده است: حفاری تا یک دسته از سنگ (ترجیحا چیزی خالص پس از آن آسان است به تجزیه و تحلیل) و به دنبال آن با دندان خوب میکروسکوپی شانه به دنبال هر نشانه ای از subatomic خشونت است.

وجود دارد یکی گرفتن ، زمین سنگ به طور طبیعی حاوی برخی از عناصر رادیواکتیو و واپاشی رادیواکتیو را افزایش به ویژگی های مشابه. برای حل این محققان نشان می دهد حفر به پوسته اقيانوسی که بسیار خالص تر از این مسائل است که می سازد قاره است. با در دست محققان پیش بینی می کنند که ما می تواند فوق العاده-آشکارساز در دسترس آسان: حتی صرف یک کیلوگرم سنگ را ضرب و شتم حساسیت جهان کنونی بهترین آشکارسازهای.

ما فقط باید به حفاری در.

بیشتر بخوانید: “در جستجوی ماده تاریک با سرخپوشان-آشکارسازهای

شما می توانید گوش دادن به درخواست یک فضانورد پادکست در آیتونزو بر روی وب در http://www.askaspaceman.com. پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter. دنبال کنید با ما در توییتر @Spacedotcom یا Facebook.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>