Natagpuan ang mga unang pahiwatig ng pagkakaroon ng magaan na madilim na bagay

Natagpuan ang mga unang pahiwatig ng pagkakaroon ng magaan na madilim na bagay
Natagpuan ang mga unang pahiwatig ng pagkakaroon ng magaan na madilim na bagay
Anonim

Ang mga pisisista na nagtatrabaho kasama ang XENON1T dark matter detector ay nakatanggap ng mga unang pahiwatig ng pagkakaroon ng tinatawag na mga axion - mga ultra-light na maliit na butil ng madilim na bagay. Si Evan Shockley, isang miyembro ng pakikipagtulungan ng XENON1T, ay nagsalita tungkol dito sa isang online na pagtatagubilin sa Enrico Fermi Institute sa Chicago. Ang isang artikulo na may paunang mga resulta ng trabaho ay nai-publish ng Purdue University.

"Ang maraming mga kaganapan na nakita ng XENON1T photosensor sa mababang enerhiya ay pinakamahusay na ipinaliwanag ng teorya na umiiral ang mga aksidente ng solar. Ang isa pang paliwanag para dito ay ang nonzero magnetikong sandali ng mga neutrino o pagkakaroon ng isang hindi maipaliwanag na malaking bilang ng mga atomo ng tritium sa loob ng isang bote ng xenon, "puna ni Shockley.

Ang pasilidad na XENON1T ay itinayo sa Italyano na laboratoryo ng Gran Sasso noong 2014 upang maghanap ng mga bakas ng pagkakaroon ng "mabibigat" madilim na bagay - sa partikular, mga mapagpanggap na mga maliit na butil, na tinawag ng mga pisiko na "wimp" (WIMP, mahina na nakikipag-ugnay sa mabibigat na maliit na butil). Ang pag-install ay isang malaking vat na puno ng tatlong tonelada ng ultrapure xenon.

Ang nuclei ng mga atomo ng gas na ito, tulad ng ipinapalagay ng mga siyentista, ay kailangang makipag-ugnay sa isang espesyal na paraan sa mga "wimps". Maaari itong mapansin sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga pag-flash ng ilaw sa loob ng liquefied xenon gamit ang photomultipliers at mga dalubhasang light sensor. Sa nakaraang dalawang dekada, ang mga siyentista ay lumikha ng halos isang dosenang mga naturang detector na may pagtaas ng dami at masa.

Wala sa kanila ang nakakakita ng mga bakas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng xenon at WIMPs. Samakatuwid, maraming mga physicist ang nag-aalinlangan na mayroon sila. Nahaharap sa mga magkatulad na problema, nagtaka si Shockley at ang kanyang mga kasamahan kung ang XENON1T ay maaaring repurposed upang maghanap para sa iba pang mga porma ng madilim na bagay - halimbawa, ang mga ultra-light na maliit na butil, mga aksion, na magkatulad sa kanilang mga pag-aari sa mga neutrino.

Ang mga teorya na pinapayagan ang pagkakaroon ng mga aksion ay nagpapahiwatig na ang araw at iba pang mga bituin ay dapat na isang napakalakas na mapagkukunan. Sa kasong ito, ang daloy ng mga aksion na lilipad sa pamamagitan ng vat ng detector ay makikipag-ugnay sa mga electron sa mga atomo ng xenon. Dahil dito, lilitaw ang mga pag-flash ng ilaw sa ilang mga enerhiya at haba ng daluyong.

Hindi nakikita ang mga bakas ng bagong pisika

Alinsunod dito, kung mayroon ang mga aksion, pagkatapos ay dahil sa mga pakikipag-ugnayan na ito ay lilitaw ang labis na mga electromagnetic na alon, na maaayos ng mga photosensor sa loob ng detector. Anim na taon na ang nakalilipas, sinubukan na ng mga kalahok ng proyekto na XENON100 na "mahuli" ang sobrang ilaw na madilim na bagay sa ganitong paraan, ngunit nabigo sila.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dami ng isang bastong likidong xenon ng sampung beses, naitala ni Shoomona at ng kanyang mga kasamahan ang mga posibleng pahiwatig ng pagkakaroon ng mga aksion. Ang XENON1T photosensors ay nakakita ng isang hindi inaasahang malaking bilang ng mga light particle, na lumitaw bilang isang resulta ng banggaan ng mga electron at ilang mga particle na may mga energies mula 3 hanggang 7 keV.

Sila ay naging 22% na higit pa kaysa sa hinulaang ng Pamantayang Modelo - isang teorya na naglalarawan sa karamihan ng mga pakikipag-ugnayan ng lahat ng mga maliit na butil ng elementarya na kilala na ngayon sa agham. Tulad ng ipinapakita ng pagsusuri sa istatistika, maaaring hindi ito nangyari nang hindi sinasadya. Ang isang katulad na senyas, tulad ng nabanggit ni Sho Gordon, ay maaaring makabuo ng mga pagkabulok ng mga atomo ng tritium, isang hindi matatag na isotope ng hydrogen, ngunit ipinapakita ng mga kalkulasyon na mayroong sapat sa kanila sa loob ng XENON1T vat upang ipakilala ang mga seryosong pagkakaiba-iba sa pagitan ng teorya at eksperimento.

Sa kabilang banda, ang mga pagkakaiba na ito ay maaari ding ipaliwanag ng katotohanan na ang mga neutrino, tulad ng hinulaang ng Standard Model, ay maaaring magkaroon ng isang magnetikong sandali - napakaliit, ngunit hindi nonzero. Ang datos na nakolekta ng XENON1T, tulad ng nabanggit ni Shockley, ay hindi sumasalungat dito, gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng istatistika ng teorya na ito ay medyo mas mababa kaysa sa mga "solar" na aksion.

Sa parehong oras, ang parehong mga axion at neutrino na teorya ay sumasalungat sa mga obserbasyon kung gaano kabilis ang cool ng interyor ng mga bituin. Ito, ayon sa pisisista na si Adam Falkowski ng University of Paris-Saclay (France), ay malaki ang pagtaas ng tsansa na ang mga kasunod na obserbasyon ay maaaring "magpawalang bisa" sa parehong mga teorya. Gayunpaman, inaasahan ni Falkovsky na ang mga pahiwatig sa oras na ito ng pagtuklas ng "bagong pisika" ay makumpirma, na kaibahan sa mga katulad na kwento ng mga nakaraang taon, na nauugnay sa mga natuklasan sa Malaking Hadron Collider at DAMA / LIBRA dark matter detector.

Ang lahat ng mga teoryang ito ay maaaring masubukan sa susunod na taon, ayon kay Shockley, kapag ang isang na-update na bersyon ng kanilang detektor, na XENONnT, ay nagsisimulang gumana. Ang dami nito ay magiging halos apat na beses na mas malaki, na kung saan ay mababawasan nang husto ang antas ng pagkagambala at matulungan ang mga siyentista, sa pamamagitan ng mga tampok sa istraktura ng spectrum ng light flashes, upang maunawaan kung alin sa tatlong mga "pinaghihinalaan", axion, neutrino o tritium, bumangon sa anomalya na ito.

Inirerekumendang: