A XENON1T detektor, amely a "nehéz" sötét anyag legnagyobb keresése, kizárta a sötét anyag könnyű formáinak létezését és "összegyűjtötte" az első tippeket ennek a titokzatos anyagnak a váratlanul nehéz részecskéinek létezésére - mondta a projekt résztvevői a Gran Sasso olasz laboratóriumában zajló sajtótájékoztatón.
„Eddig csak egy dolgot lehet mondani - ez az átkozott részecske még mindig rejtőzik tőlünk. Egyrészt nem találtunk nyomokat annak létezésére a 200 GeV-ig terjedő tömegtartományban. Másrészt modelleink nem zárják ki a nehezebb WIMP-k létezését. Erre is vannak utalások az adatokban, bár statisztikai jelentőségük kicsi - csak egy szigma, és szeretném hinni, hogy ez nem baleset”- mondta Elena Aprile, a XENON1T együttműködés hivatalos képviselője.
A világ egy sötét képernyő mögött
A tudósok hosszú ideig úgy gondolták, hogy a világegyetem az anyagból áll, amelyet látunk, és amely minden csillag, fekete lyuk, köd, porcsoport és bolygó alapját képezi. A csillagok közeli galaxisokban való mozgásának sebességére vonatkozó első megfigyelések azonban azt mutatták, hogy a külvárosukban lévő csillagok lehetetlen nagy sebességgel mozognak bennük, ami körülbelül tízszer nagyobb, mint a bennük lévő csillagok tömegein alapuló számítások.
Ennek oka a mai tudósok szerint az úgynevezett sötét anyag - egy titokzatos anyag, amely az univerzum anyagtömegének körülbelül 75% -át teszi ki. Általában minden galaxisban körülbelül 8-10-szer több sötét anyag van, mint a látható unokatestvére, és ez a sötét anyag a csillagokat a helyén tartja és megakadályozza, hogy szétszóródjanak.
Manapság szinte minden tudós meg van győződve a sötét anyag létezéséről, de tulajdonságai - a galaxisokra és galaxiscsoportokra mutatott nyilvánvaló gravitációs hatása mellett - továbbra is rejtély és vita tárgya az asztrofizikusok és a kozmológusok között. A tudósok hosszú ideje azt feltételezték, hogy szuperhatású és "hideg" részecskékből - "wimpsből" áll, amelyek semmilyen módon nem manifesztálódnak, kivéve az látható anyagcsoportok vonzása révén.
A tudósok ma óriási föld alatti detektorok segítségével próbálják megtalálni ezeket a részecskéket, amelyek abszolút tiszta xenonnal vannak feltöltve. A nemesgáz-atomok magjai, amint azt a tudósok korábban feltételezték, speciálisan kölcsönhatásba kellett állniuk a „WIMP-kkel”, amelyeket a cseppfolyósított xenon belsejében lévő fényhullámok megfigyelésével lehet kimutatni.
Promóciós videó:
Az elmúlt két évtizedben a tudósok körülbelül tucat ilyen detektorokat hoztak létre növekvő térfogatú és tömegű detektorokkal, amelyek közül egyik sem volt képes detektálni a xenon-WIMP kölcsönhatások nyomát. Különös reményeket támasztottak a XENON1T projektre - egy detektorra, amelyet 2014-ben építettek az olasz Gran Sasso laboratóriumban, és rekordtonna 3,5 tonna xenont tartalmaztak, amely körülbelül tízszerese a versenytársak tömegének.
A világegyetem kulcsa
Az első eredmények, amelyeket a XENON1T csapata tavaly novemberben mutatott be, ismét "nullanak" bizonyultak - a világ 21 országának több mint száz fizikusból álló csapatnak nem sikerült jelentős nyomokat találnia a "WIMP" létezésében nagyon széles tömeg- és energiatartományban.
Aprile és kollégái ma bemutatták a teljes adatkészlet elemzésének eredményeit, amelyek néhány kisebb kivétellel nagyjából megerősítették előzetes megállapításaikat. Mint a tudósok megjegyezték, sikerült kizárniuk a 6 és 30 GeV közötti tömegű "WIMP" -ek létezésének lehetőségét, és gyakorlatilag nulla a 200 GeV tömegű részecskék detektálásának esélye.
Másrészről, az általuk összegyűjtött adatok nem ellentmondásosak, és maga Aprile szerint azt jelzi, hogy a sötét anyag részecskéinek valójában sokkal nagyobb a tömege, mint ahogy a fizikusok korábban feltételezték.
„Most a feladatunk nagyon egyszerű - folytatnunk kell a megfigyelést, ugyanakkor csökkentenünk kell a zajszintet és növelnünk kell az érzékenységet. Mint számomra úgy tűnik, hogy a detektorok következő frissítése után vagyunk a VIMP-hez, vagy végül bezárjuk a létezésük kérdését”- folytatja a fizikus.
Elmondása szerint a XENON1T résztvevői már összeállítják a detektor új verzióját, amelynek xenon tömegét négy tonnára növelik, és az interferencia szintje legalább tízszeresére csökken. Telepítése ebben az évben fejeződik be, és 2019 közepén kapja meg az első tudományos adatokat.