Detectorul XENON1T, cea mai mare căutare a materiei întunecate „grele”, a exclus existența unor forme ușoare de materie întunecată și a „gâfâit” primele indicii ale existenței unor particule neașteptat de grele ale acestei substanțe misterioase, au spus participanții la o conferință de presă în laboratorul italian din Gran Sasso.
„Până acum, se poate spune un singur lucru - această particulă blestemată ne ascunde în continuare. Pe de o parte, nu am găsit urme ale existenței sale în intervalul de masă de până la 200 GeV. Pe de altă parte, modelele noastre nu exclud existența WIMP-urilor mai grele. Avem chiar idei în acest sens, deși semnificația lor statistică este mică - doar un sigma și aș dori să cred că nu este un accident”, a spus Elena Aprile, reprezentant oficial al colaborării XENON1T.
Lumea din spatele unui ecran întunecat
Multă vreme, oamenii de știință au crezut că universul este format din materia pe care o vedem și care constituie baza tuturor stelelor, găurilor negre, nebuloaselor, ciorchinilor de praf și planetelor. Dar primele observații despre viteza de mișcare a stelelor din galaxiile din apropiere au arătat că stelele de la periferia lor se mișcă în ele cu o viteză imposibil de mare, care a fost de aproximativ 10 ori mai mare decât au arătat calculele bazate pe masele tuturor stelelor din ele.
Motivul pentru aceasta, potrivit oamenilor de știință de astăzi, a fost așa-numita materie întunecată - o substanță misterioasă, care reprezintă aproximativ 75% din masa materiei din Univers. De obicei, fiecare galaxie are de aproximativ 8-10 ori mai multă materie întunecată decât vărul său vizibil, iar această materie întunecată ține stelele la locul lor și le împiedică să se împrăștie.
Astăzi, aproape toți oamenii de știință sunt convinși de existența materiei întunecate, însă proprietățile sale, pe lângă influența sa gravitațională evidentă asupra galaxiilor și grupurilor de galaxii, rămân un mister și un subiect de controversă între astrofizicieni și cosmologi. Multă vreme, oamenii de știință au presupus că este alcătuit din particule supraeficiente și „reci” - „wimps” care nu se manifestă în niciun fel, cu excepția atragerii de clustere vizibile de materie.
Oamenii de știință încearcă să găsească astăzi astfel de particule folosind detectoare uriașe subterane umplute cu xenon absolut pur. Nucleii atomilor de gaze nobile, așa cum se presupunea anterior de oamenii de știință, au trebuit să interacționeze cu „WIMP-urile” într-un mod special, care ar putea fi detectat prin observarea sclipirilor de lumină din interiorul xenonului lichefiat.
Video promotional:
În ultimele două decenii, oamenii de știință au creat aproximativ o duzină de astfel de detectoare cu volum și masă în creștere, niciunul dintre ei nu a fost capabil să detecteze urme de interacțiuni xenon-WIMP. Speranțe speciale s-au fixat pe proiectul XENON1T - un detector construit în laboratorul italian din Gran Sasso în 2014 și care conținea un record de 3,5 tone de xenon, ceea ce reprezintă de aproximativ 10 ori masa tuturor concurenților săi.
Cheia universului
Primele rezultate, prezentate de echipa XENON1T în noiembrie anul trecut, s-au dovedit din nou a fi „zero” - o echipă formată din peste o sută de fizicieni din 21 de țări ale lumii nu a putut găsi urme semnificative ale existenței „WIMP-urilor” într-o gamă foarte largă de mase și energii.
Aprile și colegii săi au prezentat astăzi rezultatele unei analize a setului de date complet, care a confirmat în mare măsură constatările preliminare ale acestora, cu câteva mici excepții. După cum remarcă oamenii de știință, au reușit să excludă posibilitatea existenței unor „WIMP-uri” ușoare cu mase de la 6 la 30 GeV, și practic zero șansele de a detecta particule cu o masă de până la 200 GeV.
Pe de altă parte, datele pe care le-au colectat nu contravin și, potrivit lui Aprile, indică faptul că particulele de materie întunecată au de fapt o masă mult mai mare decât au presupus anterior fizicienii.
„Sarcina noastră de acum este foarte simplă - trebuie doar să continuăm să observăm și, în același timp, să scădem nivelul de zgomot și să creștem sensibilitatea. După cum mi se pare, fie vom putea merge la VIMP-urile după următoarea actualizare a detectoarelor, fie vom închide în sfârșit problema existenței lor”, continuă fizicianul.
Potrivit acesteia, participanții XENON1T reunesc deja o nouă versiune a detectorului, masa de xenon în care va fi crescut până la patru tone, iar nivelul de interferență va fi redus de cel puțin 10 ori. Instalarea sa va fi finalizată anul acesta și va primi primele date științifice la jumătatea anului 2019.
