Nuovo esperimento Torpedoes Lightweight Dark Matter Particles

Se un WIMP colpisce un nucleo di xeno con il rivelatore LUX, il nucleo di riavvolgimento dovrebbe produrre lampi di luce rivelatori.

Non è il risultato sperato dai fisici, ma i dati di un nuovo esperimento potrebbero porre fine a una sottotrama controversa nella ricerca della materia oscura, la materia misteriosa la cui gravità lega le galassie. Oggi, i ricercatori che lavorano con il rilevatore Large Underground Xenon (LUX) presso il Sanford Underground Research Facility di Lead, South Dakota, hanno annunciato di non vedere segni di particelle di materia oscura leggere suggerite da altri esperimenti. "È una mancanza significativa", dice Richard Gaitskell, membro del team LUX della Brown University. "Avremmo dovuto vedere migliaia di eventi e semplicemente non ne vediamo."

Gli steli LUX interagiscono debolmente particelle massive (WIMP), la migliore ipotesi dei fisici su ciò che costituisce la materia oscura. Oltre a produrre gravità, i WIMP interagirebbero con l'altra materia e se stessi solo attraverso la debole forza nucleare. E se l'universo appena nato brulicava di particelle in grado di interagire solo attraverso quella forza, allora solo abbastanza di loro resterebbero per fornire la materia oscura, purché pesassero da 1 a 1000 volte di più di un protone. I WIMP escono tipicamente da un concetto chiamato supersimmetria, che postula un partner più grande per ogni particella nel modello prevalente dei fisici e suggerisce che i WIMP dovrebbero essere centinaia di volte più pesanti di un protone.

Negli ultimi anni, tuttavia, alcuni gruppi hanno segnalato segni di WIMP inaspettatamente leggeri che pesano meno di 10 volte di più di un protone. Nel 2010, i fisici hanno lavorato con l'esperimento Coherent German Neutrino Technology (CoGeNT) segnalati possibili segni di WIMP leggeri colpendo il loro rivelatore da 440 grammi nella miniera di Soudan nel Minnesota settentrionale. Tuttavia, i fisici con l'esperimento XENON in corso nel laboratorio nazionale sotterraneo del Gran Sasso in Italia hanno sostenuto che i loro dati escludevano i WIMP leggeri. Si è quindi verificato un battibecco sul fatto che i ricercatori di XENON abbiano correttamente calibrato il loro rivelatore , che è stato riempito con 100 chilogrammi di xeno liquido frigido.

Dalla maggior parte dei conti, il suggerimento più credibile di WIMP leggeri è arrivato ad aprile . I fisici che lavorano con il Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) di Soudan hanno riportato tre eventi puliti che erano coerenti con gli WIMP leggeri che si schiantano nei dischi ultrafreddi del silicio nel loro rivelatore.

Ora, tuttavia, I ricercatori di LUX affermano che i loro risultati confutano il segnale CDMS e gli altri suggerimenti di WIMP leggeri . In agguato 1480 metri sotto terra, LUX costa $ 10 milioni e inizia ad acquisire dati ad aprile. Contiene 370 chilogrammi di xenon liquido, rendendolo più sensibile di XENON o CDMS. Se il CDMS avesse rilevato WIMP e non radiazioni di fondo estranee, i ricercatori del LUX avrebbero dovuto vedere circa 1600 eventi durante gli 85 giorni in cui hanno preso i dati, dice Gaitskell. Non hanno visto nessuno.

Quindi i risultati del LUX regoleranno il dibattito sui WIMP leggeri? La chiave sta nel modo in cui i ricercatori LUX hanno calibrato il loro rivelatore e se possono dimostrare che è veramente sensibile ai WIMP di massa ridotta, afferma Juan Collar, un fisico dell'Università di Chicago nell'Illinois e leader del team di CoGeNT. "Dipenderà tutto da quale soglia [di energia] raggiungono e da quanto sono cauti" nella loro analisi, afferma Collar.

Ovviamente, il vero obiettivo è individuare WIMP, leggeri o pesanti. I ricercatori LUX prenderanno i dati per altri 2 anni. Quindi progettano di costruire un rilevatore da 7 tonnellate chiamato LZ. Nel frattempo, i ricercatori di XENON prevedono di avviare una versione da 1 tonnellata del loro esperimento il prossimo anno, e anche i ricercatori del CDMS stanno aggiornando il loro rilevatore.

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