Lov na tamnu materiju

XENON1T  je počeo sa radom.

XENON1T  je do sada najosjetljiviji detektor tamne materije i 11. novembra ove godine je pušten u rad, tamo negdje ispod planine Grand Sasso u centralnoj Italiji (region Abruzzo, koji mojim sugrađanima zvuči poznato jer se tako zove mala slastičarna u Sarajevu sa najboljim krepitama u gradu). 

Ako XENON1T  detektuje tamnu materiju, biće to jedno od najvećih otkrića u novijoj fizici i nauci uopšte, jer bi to bio dokaz Teorije supersimitrije, jednog elegantnog proširenja Standardnog modela. O supersimetriji sam već pisala ponešto, kao i o tamnoj materiji, ali ovaj događaj je razlog više da se još jednom posvetimo pitanju prirode jedne nama sasvim nove pojavnosti u kosmosu. Ovo nije jedini eksperiment koji nastoji dokazati Teoriju supersimetrije - isto čine naučnicu na CERN upravo u ovom trenutku.

Kada gledamo stvari oko, sebe,nebo, zvijezde - mi gledamo samo oko 15% materije. Ipak, tamna materija je, kao istina u Dosijeima X, tu negdje oko nas i čini oko 85% svijeta oko nas. Premda je još nismo detektovali, nego je samo indirektno predviđamo, preko njenog gravitacionog utjecaja,  tamna materija itekako utječe na kretanje galaksija i njihovu masu.

Lov na tamnu materiju je, kažu, kao da tražite nevidljivu iglu u praktično beskonačnom plastu sijena. Ipak, postoji nekoliko kandidata za čestice koje bi mogle sačinjavati ovu čudnu tvar - neke teorije kažu da je to tamni pion, a druge da su to WIMPs - Weakly Interacting Massive Particles. 

Najosjetljiviji lovac na tamnu materiju, XENON eksperiment, image:Xenon collaboration

XENON1T će da "ganja" WIMPs. Krajem marta 2016. ovaj eksperiment će početi prikupljati podatke. 

WIMPs su prilično ufurane čestice - one neće ni da razgovaraju sa česticama "obične" materije. Ne emituju svjetlost, zbog čega ih ne možemo opaziti, vjerovatno prolaze kroz vas upravo u ovom trenu i trebalo bi da su veoma masivne.  U ovom eksperimentu, naučnici će pokušati izmjeriti male količine energije koju emituje hipotetički "halo" (možda prevesti sa "oblak"?) tamne materije prilikom svojih slabih interakcija sa atomima obične materije. 

Najlakši WIMP bi trebao biti stabilna čestica, koja se ne raspada na neke druge čestice. 

Simulacija halo/oblaka tamne materije,koji se prostire dalje nego vidljividijelovi galaksija izvor: Wikimedia commons

Dakle, naučnici koriste nekoliko različitih pristupa ne bi li detektovali čestice tamne materije -neki naučnici učestvuju u podzemnim eksperimentima kao što je XENON1T, drugi pokušavaju proizvesti čestice tamne materije prilikom sudara u akceleratorima kao što je to LHC, dok treći traže dokaze postojanja ovih čestica u signalima koji dolaze na Zemlju, poput onih koje instrumenti hvataju sa patuljastih satelitskih galaksija koje prate našu galaksiju ili oni iz centra Mliječnog puta. 

XENON1T nije jedini eksperiment koji "ganja" tamnu materiju i WIMPs - tu su LUX, CRESST-II, DAMA/LIBRA, XMASS-I te još neki. Međutim, ovi eksperimenti ili nisu imali signal, ili se za signal poslije ispostavilo da dolazi od pozadine. Samo je DAMA/LIBRA eksperiment da neke rezultate, ali taj signal još nije objašnjen. Ako XENON1T eksperiment da negativne rezultate, te ako CERN isto tako dobije negativne rezultate, ova će se hipoteza o WIMPs morati napustiti.