คุณจับ WIMP อย่างไร ไม่ฉันไม่ได้พูดถึงการข่มขู่เด็กที่อ่อนแอที่สุดในชั้นเรียนฉันกำลังพูดถึงอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อนแอ (เหล่านั้น wimps) แม้ว่าพวกเขาจะ "ใหญ่" ตามคำนิยามพวกเขาไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ผ่านโฟตอน) ดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถ "เห็น" และพวกเขาไม่ได้มีปฏิสัมพันธ์กับพลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถ "รู้สึก" โดยนิวเคลียสของอะตอม หากเราไม่สามารถตรวจจับ WIMP ผ่านกองกำลังทั้งสองนี้เราจะหวังได้อย่างไรว่าจะตรวจจับได้ ท้ายที่สุด WIMP ก็ถูกมหาเศรษฐีให้บินผ่านโลกโดยไม่ต้องกดปุ่มใด ๆ เลย ที่ การโต้ตอบอย่างอ่อนแรง แต่บางครั้งพวกมันอาจชนกับนิวเคลียสของอะตอม แต่ถ้าพวกมันชนกันเท่านั้น นี่เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยากมาก แต่เครื่องตรวจจับซีนอนใต้ดินขนาดใหญ่ (LUX) จะถูกฝังอยู่ที่ 4,800 ฟุต (1,463 เมตรหรือเกือบหนึ่งไมล์) ใต้ดินในเหมืองทองคำเก่าแก่ของมลรัฐเซาท์ดาโคตาและนักวิทยาศาสตร์ต่างก็หวังว่าเมื่อ WIMP อะตอมแสงแฟลชจะถูกจับหมายถึง หลักฐานการทดลองครั้งแรกของสสารมืด…
กาแลคซีที่สังเกตจากโลกนั้นมีคุณสมบัติแปลก ๆ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดสำหรับนักดาราศาสตร์ก็คือการอธิบายว่าทำไมกาแลคซี (รวมถึงทางช้างเผือก) ดูเหมือนจะมีมวลมากกว่าที่จะสังเกตได้จากการนับดาวและการบัญชีสำหรับฝุ่นระหว่างดวงดาวเพียงอย่างเดียว ในความเป็นจริง 96% ของมวลจักรวาลไม่สามารถสังเกตได้ คิดว่า 22% ของมวลที่หายไปนี้ถูกจัดขึ้นใน "สสารมืด" (74% จัดว่าเป็น "พลังงานมืด") สสารมืดถูกทฤษฏีให้มีหลายแบบ วัตถุขนาดกะทัดรัดทางดาราศาสตร์ขนาดใหญ่ (วัตถุทางดาราศาสตร์ที่มีวัสดุ baryonic ธรรมดาที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้เช่นดาวนิวตรอนหรือดาวเคราะห์กำพร้า), neutrinos และ WIMPS ล้วน แต่เชื่อว่ามีส่วนช่วยต่อมวลที่หายไปนี้ การทดลองหลายอย่างกำลังดำเนินการเพื่อตรวจหาผู้สนับสนุน สามารถตรวจพบหลุมดำทางอ้อมโดยการสังเกตการปฏิสัมพันธ์ในใจกลางกาแลคซี (หรือเอฟเฟกต์แรงโน้มถ่วง), สามารถตรวจพบนิวตริโนในถังของเหลวขนาดใหญ่ที่ฝังอยู่ใต้ดิน แต่จะตรวจจับ WIMP ได้อย่างไร? ดูเหมือนว่าเครื่องตรวจจับ WIMP จำเป็นต้องนำหนังสือของเครื่องตรวจจับนิวทริโน่ออกจากเครื่อง - มันต้องเริ่มขุด
เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนจากรังสีเช่นรังสีคอสมิคเครื่องตรวจจับพลังงานต่ำเช่น“ กล้องโทรทรรศน์” นิวตริโนจะถูกฝังอยู่ใต้พื้นผิวโลก เพลาของเหมืองเก่าทำให้ผู้สมัครในอุดมคติเป็นหลุมที่มีอยู่แล้วสำหรับเครื่องมือที่จะตั้งค่า เครื่องตรวจจับนิวตริโนเป็นภาชนะบรรจุน้ำขนาดใหญ่ (หรือสารอื่น ๆ ) ที่มีเครื่องตรวจจับความไวสูงตั้งอยู่รอบนอก ตัวอย่างหนึ่งคือเครื่องตรวจจับนิวทริโน่ซูเปอร์คามิโอกันในประเทศญี่ปุ่นซึ่งมีน้ำบริสุทธิ์บริสุทธิ์จำนวนมากชั่งน้ำหนักอยู่ที่ 50,000 ตัน (ภาพซ้าย) เมื่อนิวตริโนที่มีปฏิสัมพันธ์แบบอ่อน ๆ ชนกับโมเลกุลของน้ำในถังจะมีการปล่อยรังสีของ Cherenkov และมีการตรวจพบนิวตริโน นี่คือหลักการพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังตัวตรวจจับ Xenon ขนาดใหญ่ใต้ดินใหม่ (LUX) ซึ่งจะใช้ซีนอนเหลว 600 ปอนด์ (272 กิโลกรัม) ที่แขวนอยู่ในถังน้ำบริสุทธิ์ 25 ฟุต หาก WIMPs มีอยู่เหนือขอบเขตของทฤษฎีมันก็หวังว่าสิ่งเหล่านี้ที่มีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคขนาดใหญ่ที่อ่อนแอจะชนกับอะตอมซีนอนเช่นกันและเช่นเดียวกับลูกพี่ลูกน้องที่มีน้ำหนักเบาเปล่งแสงของแสงออกมา
Robert Svoboda และ Mani Tripathi อาจารย์ UC Davis ได้รับประกันเงินทุน 1.2 ล้านเหรียญใน National Science Foundation (NSF) และ US Department of Energy สำหรับเงินทุนสำหรับโครงการ (คิดเป็น 50% ของทั้งหมดที่ต้องการ) เมื่อเปรียบเทียบกับ Large Hadron Collider (LHC) ที่คิดต้นทุนหลายพันล้านยูโรเพื่อสร้าง LUX เป็นโครงการที่มีความประหยัดสูงโดยพิจารณาจากขอบเขตของสิ่งที่อาจค้นพบ หากมีหลักฐานเชิงทดลองเกี่ยวกับการมีปฏิสัมพันธ์ของ WIMP ผลที่ตามมาก็จะใหญ่หลวง เราจะสามารถเริ่มเข้าใจถึงต้นกำเนิดของ WIMP และการกระจายของพวกมันในขณะที่โลกเคลื่อนผ่านรัศมีสสารมืดที่เป็นไปได้ซึ่งสังเกตได้ทางอ้อมว่ามีอยู่ในทางช้างเผือก
การตรวจจับสสารมืด“จะเป็นข้อตกลงที่ใหญ่ที่สุดนับตั้งแต่ค้นพบปฏิสสารในปี 1930” - ศาสตราจารย์ Mani Tripathi, ผู้ร่วมวิจัย LUX, UC Davis
เหมืองทองคำในเซาท์ดาโกตาถูกปิดในปี 2543 และในปี 2547 งานเริ่มพัฒนาเว็บไซต์ให้เป็นห้องปฏิบัติการใต้ดิน LUX จะเป็นการทดลองครั้งแรกที่มีขนาดใหญ่ หวังว่าการติดตั้งจะเริ่มขึ้นในช่วงปลายฤดูร้อนหลังจากที่สูบน้ำออกจากเหมืองแล้ว
แหล่งต้นฉบับ: UC Davis News
