Làm thế nào để bạn bắt được một WIMP? Không, tôi không nói về việc bắt nạt đứa trẻ yếu nhất trong lớp, tôi nói về những hạt lớn tương tác yếu (những, cái đó WIMP). Mặc dù theo định nghĩa, chúng là khối lượng lớn, nhưng chúng không tương tác với lực điện từ (thông qua photon) nên chúng không thể được nhìn thấy và chúng không tương tác với lực hạt nhân mạnh, vì vậy chúng không thể cảm nhận được bởi hạt nhân nguyên tử. Nếu chúng ta không thể phát hiện WIMP thông qua hai lực lượng này, làm sao chúng ta có thể hy vọng phát hiện ra chúng? Rốt cuộc, WIMP được cho là đang bay qua Trái đất mà không va vào bất cứ thứ gì, chúng là cái đó tương tác yếu. Nhưng đôi khi, chúng có thể va chạm với hạt nhân nguyên tử nhưng chỉ khi chúng va chạm trực diện. Đây là một trường hợp rất hiếm khi xảy ra, nhưng máy dò Xenon ngầm lớn (LUX) sẽ bị chôn vùi 4.800 feet (1.463 mét, hoặc gần một dặm) dưới lòng đất trong một mỏ vàng cũ của Nam Dakota và các nhà khoa học hy vọng rằng khi một WIMP không may mắn đâm vào xenon nguyên tử, một tia sáng sẽ được chụp lại, biểu thị bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về vật chất tối…
Các thiên hà được quan sát từ Trái đất có một số phẩm chất kỳ lạ. Vấn đề lớn nhất đối với các nhà vũ trụ học là giải thích tại sao các thiên hà (bao gồm Dải Ngân hà) dường như có khối lượng lớn hơn mức có thể quan sát được bằng cách đếm các ngôi sao và chỉ tính riêng bụi liên sao. Trên thực tế, 96% khối lượng Universe Universe không thể quan sát được. 22% khối lượng bị mất này được cho là được tổ chức trong vật chất tối tối cao (74% được giữ dưới dạng năng lượng tối của Hồi giáo). Vật chất tối được lý thuyết hóa để có nhiều hình thức. Các vật thể Halo nhỏ gọn thiên văn khổng lồ (các cơ quan thiên văn chứa vật liệu baryonic thông thường không thể quan sát được, như các sao neutron hoặc các hành tinh mồ côi), neutrino và WIMPS đều được cho là góp phần vào khối lượng còn thiếu này. Nhiều thí nghiệm đang được tiến hành để phát hiện từng người đóng góp. Các lỗ đen có thể được phát hiện gián tiếp bằng cách quan sát các tương tác ở trung tâm các thiên hà (hoặc hiệu ứng thấu kính hấp dẫn), neutrino có thể được phát hiện trong các bể chứa chất lỏng khổng lồ chôn sâu dưới lòng đất, nhưng làm thế nào có thể phát hiện ra WIMP? Có vẻ như một máy dò WIMP cần phải lấy một chiếc lá ra khỏi máy phát hiện neutrino cuốn sách - nó cần bắt đầu đào.
Để tránh sự can thiệp của bức xạ như tia vũ trụ, các máy dò năng lượng thấp như kính viễn vọng neutrino của Hồi giáo được chôn sâu bên dưới bề mặt Trái đất. Trục mỏ cũ làm cho các ứng cử viên lý tưởng vì lỗ hổng đã có sẵn cho các thiết bị được thiết lập. Máy dò neutrino là những thùng chứa nước khổng lồ (hoặc một số tác nhân khác) với các máy dò có độ nhạy cao được đặt xung quanh bên ngoài. Một ví dụ như vậy là máy dò neutrino Super Kamiokande ở Nhật Bản chứa một lượng lớn nước siêu tinh khiết, nặng 50.000 tấn (hình trái). Khi một neutrino tương tác yếu chạm vào một phân tử nước trong bể, một tia phóng xạ Cherenkov được phát ra và một neutrino được phát hiện. Đây là hiệu trưởng cơ bản đằng sau máy dò Xenon ngầm lớn (LUX) mới sẽ sử dụng xenon lỏng 600 pound (272 kg) lơ lửng trong bể nước tinh khiết cao 25 feet. Nếu WIMP tồn tại ngoài phạm vi của lý thuyết, hy vọng rằng các hạt lớn tương tác yếu này sẽ va chạm trực diện với một nguyên tử xenon, và giống như anh em họ có trọng lượng nhẹ của chúng, phát ra một tia sáng.
Robert Svoboda và Mani Tripathi, giáo sư UC Davis, đã bảo đảm 1,2 triệu đô la trong Quỹ khoa học quốc gia (NSF) và Bộ năng lượng của Bộ năng lượng Hoa Kỳ cho dự án (đây là 50% tổng số yêu cầu). Khi được so sánh với Máy gia tốc Hadron lớn (LHC) tiêu tốn hàng tỷ Euro để xây dựng, LUX là một dự án kinh tế cao xem xét phạm vi của những gì nó có thể khám phá. Nếu có bằng chứng thực nghiệm về tương tác WIMP, hậu quả sẽ rất lớn. Chúng ta sẽ có thể bắt đầu hiểu nguồn gốc của WIMP và sự phân bố của chúng khi Trái đất quét qua quầng sáng vật chất tối có thể được quan sát gián tiếp để tồn tại trong Dải Ngân hà.
Phát hiện vật chất tốisẽ là thỏa thuận lớn nhất kể từ khi tìm thấy phản vật chất vào những năm 1930.Giáo sư Mani Tripathi, đồng điều tra viên LUX, UC Davis.
Mỏ vàng ở Nam Dakota đã bị đóng cửa vào năm 2000 và năm 2004 công việc bắt đầu phát triển địa điểm này thành một phòng thí nghiệm dưới lòng đất. LUX sẽ là thử nghiệm lớn đầu tiên được đặt ở đó. Hy vọng rằng việc lắp đặt sẽ bắt đầu vào cuối mùa hè, sau khi nước được bơm ra khỏi mỏ.
Nguồn gốc: UC Davis News
