Krystaller kunne hjælpe med at afdække mysterier om mørkt stof

Flashen fra en glødende krystal kunne hjælpe os med at finde lettere WIMP’er - og besvare tunge spørgsmål om vores univers.

Også kendt som svagt interagerende massive partikler, WIMPS er en teoretisk partikel af mørkt stof - de mystiske ting, der tegner sig for 85% af massen i vores univers.

Vi ved, at mørkt stof er derude, vi har bare aldrig opdaget det direkte.

"Mørkt stof er et af de største mysterier i fysik, "siger Stephen Derenzo, forsker ved det amerikanske energiministeriums Berkeley Lab. "Dens eksistens er blevet bekræftet af mange astronomiske observationer gennem dens tyngdekraft på stjerner, galakser og lysstråler. "

Men det, vi ønsker nu, er fysisk bevis på, at der findes mørkt stof. Derfor leder vi efter WIMP'er.

Men hvad nu hvis vi leder efter det forkerte?

Navnet WIMP indebærer "massiv" størrelse, men vi taler virkelig om subatomære partikler. Specifikt, noget tungere end en proton.

Vi har ledt efter WIMP'er over protonmassen i et stykke tid, ved hjælp af et "stort antal enorme eksperimenter ... men ingen signaler er blevet bekræftet, "siger Stephen.

Så hvad nu hvis WIMP'er slet ikke er denne størrelse? "Der er intet kendt om deres masse, og de kunne være meget lettere, "Siger Stephen.

Hvis vi vil søge efter lettere WIMP'er, vi har brug for en måde at registrere meget mindre signaler på. Vi skal bruge en detektor, der kan reagere på energier tusinder af gange lavere end det, vi havde forventet.

Det er her GaAs kommer ind.

Gallium arsenid til undsætning

Med henblik på at skabe en mere følsom WIMP -detektor, Stephen har studeret en krystal kaldet galliumarsenid (GaAs).

GaAs -krystaller lyser, når partikler smadrer ind i dem, og de lyser mere kraftigt, hvis du inkluderer atomer af silicium og bor i krystallerne. Når det ændres på denne måde, GaAs-krystaller udsender en påviselig glød, selv som reaktion på at blive stødt med lavenergi subatomære partikler.

Endnu bedre, der er ingen efterglød.

Og klinkeren? Store og ekstremt rene GaAs -krystaller er kommercielt tilgængelige.

Tæller dine mørke stof kyllinger

"Det er svært at forestille sig et bedre materiale til at søge [efter partikler af mørkt stof] i dette særlige masseområde, "siger Stephen.

Selvfølgelig, et nyt detektormateriale kræver en ny detektor. Stephen vil gerne se flere nye WIMP -detektorer udviklet, herunder en, der bruger GaA'er til at søge efter tegn på lysere mørkt stof.

Han håber, at en sådan detektor kan afdække det første fysiske bevis på mørkt stof, men han tæller ikke sine kyllinger endnu.

"Det er et privilegium at arbejde med et så vigtigt problem inden for fysik, men fejringen bliver nødt til at vente, indtil klare signaler ses, "Siger Stephen.

"Det er muligt, at partikler i mørkt stof er endnu lysere end det, vi kan se med GaA'er, og deres opdagelse må vente på endnu mere følsomme eksperimenter. "

Denne artikel blev først vist på Particle, et videnskabeligt nyhedswebsted baseret på Scitech, Perth, Australien. Læs den originale artikel.