Kæmpe underjordisk eftersøgning efter mystisk mørkt stof begynder

I en tidligere guldmine en kilometer under jorden, inde i en titaniumtank fyldt med en sjælden flydende gas, er videnskabsmænd begyndt at søge efter det, der hidtil har været ufindeligt:​​mørkt stof.

Forskere er ret sikre på, at de usynlige ting udgør det meste af universets masse og siger, at vi ikke ville være her uden det - men de ved ikke, hvad det er. Kapløbet om at løse dette enorme mysterium har bragt et hold til dybden under Lead, South Dakota.

Spørgsmålet for videnskabsmænd er grundlæggende, siger Kevin Lesko, fysiker ved Lawrence Berkeley National Laboratory. "Hvad er det her fantastiske sted, jeg bor i? Lige nu er 95 % af det et mysterium."

Ideen er, at en kilometer af snavs og sten, en kæmpe tank, en anden tank og det reneste titanium i verden vil blokere næsten alle de kosmiske stråler og partikler, der glider rundt – og igennem – os alle hver dag. Men partikler af mørkt stof, mener videnskabsmænd, kan undgå alle disse forhindringer. De håber, at man vil flyve ind i karret med flydende xenon i den indre tank og smadre ind i en xenonkerne som to bolde i et spil pool og afsløre dens eksistens i et lysglimt set af en enhed kaldet "tidsprojektionskammeret."

Forskere meddelte torsdag, at den femårige søgning på $60 millioner endelig kom i gang for to måneder siden efter en forsinkelse forårsaget af COVID-19-pandemien. Indtil videre har enheden fundet ... intet. I hvert fald intet mørkt stof.

Det er ok, siger de. Udstyret ser ud til at arbejde på at bortfiltrere det meste af den baggrundsstråling, de håbede at blokere. "For at søge efter denne meget sjældne type interaktion er opgave nummer et først at slippe af med alle de almindelige strålingskilder, som ville overvælde eksperimentet," sagde fysiker ved University of Maryland Carter Hall.

Og hvis alle deres beregninger og teorier er rigtige, regner de med, at de kun vil se et par flygtige tegn på mørkt stof om året. Holdet på 250 videnskabsmænd anslår, at de vil få 20 gange flere data i løbet af de næste par år.

På det tidspunkt, hvor eksperimentet afsluttes, er chancen for at finde mørkt stof med denne enhed "sandsynligvis mindre end 50 %, men mere end 10 %," sagde Hugh Lippincott, fysiker og talsmand for eksperimentet på en pressekonference torsdag.

Selvom det er langt fra en sikker ting, "du har brug for lidt entusiasme," sagde Lawrence Berkeleys Lesko. "Man går ikke ind i sjælden søgefysik uden håb om at finde noget."

To store hejser fra depressionstiden kører en elevator, der bringer videnskabsmænd til det, der kaldes LUX-ZEPLIN-eksperimentet i Sanford Underground Research Facility. En 10-minutters nedstigning ender i en tunnel med vægge, der er behagelige at røre ved, foret med net. Men den gamle, muggen mine fører snart til et højteknologisk laboratorium, hvor snavs og forurening er fjenden. Hjelme ombyttes til nye, renere, og et dobbelt lag babyblå støvler går over sikkerhedsstøvler med ståltåer.

Hjertet i eksperimentet er den gigantiske tank kaldet kryostaten, sagde ledende ingeniør Jeff Cherwinka på en rundvisning i december 2019, før enheden blev lukket og fyldt. Han beskrev det som "som en termokande" lavet af "måske det reneste titanium i verden" designet til at holde det flydende xenon koldt og holde baggrundsstråling på et minimum.

Xenon er speciel, forklarede eksperimentfysikkoordinator Aaron Manalaysay, fordi det giver forskere mulighed for at se, om en kollision er med en af ​​dens elektroner eller med dens kerne. Hvis noget rammer kernen, er det mere sandsynligt, at det er det mørke stof, som alle leder efter, sagde han.

Disse videnskabsmænd prøvede et lignende, mindre eksperiment her for år siden. Efter at være kommet tomme, regnede de med, at de skulle gå meget større. Et andet storstilet eksperiment er i gang i Italien, drevet af et rivaliserende hold, men der er endnu ikke offentliggjort nogen resultater.

Forskerne forsøger at forstå, hvorfor universet ikke er, som det ser ud til.

En del af mysteriet er mørkt stof, som har langt det meste af massen i kosmos. Astronomer ved, at det er der, fordi når de måler stjernerne og andet regulært stof i galakser, finder de ud af, at der ikke er nær nok tyngdekraft til at holde disse hobe sammen. Hvis intet andet var derude, ville galakser "hurtigt flyve fra hinanden," sagde Manalaysay.

"Det er i bund og grund umuligt at forstå vores observation af historien, af det evolutionære kosmos uden mørkt stof," sagde Manalaysay.

Lippincott, en fysiker ved University of California, Santa Barbara, sagde "vi ville ikke være her uden mørkt stof."

Så selvom der ikke er nogen tvivl om, at mørkt stof eksisterer, er der masser af tvivl om, hvad det er. Den førende teori er, at det involverer ting kaldet WIMP'er - svagt interagerende massive partikler.

Hvis det er tilfældet, kunne LUX-ZEPLIN være i stand til at opdage dem. Vi ønsker at finde "hvor tøserne kan gemme sig," sagde Lippincott. + Udforsk yderligere

Forskere registrerer vellykket opstart af mørkt stofdetektor ved underjordisk forskningsfacilitet

© 2022 The Associated Press. Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsendes, omskrives eller videredistribueres uden tilladelse.