Mørk sag: det er usynligt, det er undvigende, det er kontroversielt ... og det er overalt - i universet, ja, men især i astrofysikens verden, hvor forskere har udtømmende forsøgt at afsløre dets sande identitet i årtier.
Nu rapporterer forskere med det internationale Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) eksperiment påvisning af en partikel, der menes at udgøre mørkt stof: en svagt, interagerende massiv partikel, eller WIMP. Ifølge en pressemeddelelse fra Texas A&M University (hvis højenergifysiker Rupak Mahapatra er en hovedundersøger i eksperimentet) har SuperCDMS identificeret et WIMP-lignende signal på 3-sigma niveau, hvilket indikerer en 99,8 procent chance for en faktisk opdagelse - et "konkret tip", som det kaldes.
"I højenergifysik hævdes en opdagelse kun ved 5-sigma eller bedre," sagde Mahapatra. ”Så dette er bestemt meget spændende, men ikke fuldstændigt overbevisende efter standarderne. Vi har bare brug for flere data for at være sikre. For øjeblikket er vi nødt til at leve med dette spændende antydning af et af de største puslespil i vores tid. ”
Hvis dette virkelig er en WIMP, vil det være første gang, en sådan partikel er blevet direkte observeret, hvilket giver mere indsigt i, hvad mørkt stof er ... eller ikke.
Notorisk undvigende interagerer WIMP'er sjældent med normalt stof og er derfor vanskelige at opdage. Forskere mener, at de lejlighedsvis spretter eller spreder som billardkugler fra atomkerner, hvilket efterlader en lille mængde energi, der kan spores af detektorer dybt under jorden, partikelkolliderere som Large Hadron Collider ved CERN og endda instrumenter i rummet som Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) monteret på den internationale rumstation.
CDMS-eksperimentet, der ligger en halv kilometer underjordisk ved Soudan-minen i det nordlige Minnesota og administreret af det amerikanske energiministerium Fermi National Accelerator Laboratory, har søgt efter mørkt stof siden 2003. Eksperimentet bruger meget sofistikeret detektorteknologi og avanceret analyse teknikker til at muliggøre kryogen afkølet (næsten absolut nul temperatur ved -460 grader F) germanium og siliciummål for at søge efter den sjældne rekyl af mørke stofpartikler.
Denne nyligt annoncerede detektion kommer faktisk fra data, der er erhvervet i en tidligere fase af eksperimentet.
”Dette resultat er fra data, der er taget for et par år siden ved hjælp af siliciumdetektorer, der er produceret i Stanford, og som nu er slået fra,” sagde Mahapatra. ”Øget interesse for WIMP-regionen med lav masse motiverede os til at afslutte analysen af eksponeringen for siliciumdetektor, som er mindre følsom end germanium for WIMP-masser over 15 giga-elektronvolt [en GeVa er lig med en milliard elektron volt], men mere følsom for lavere masser. Analysen resulterede i tre begivenheder, og den estimerede baggrund er 0,7 begivenheder. ”
Selvom Mahapatra siger, at resultatet bestemt er opmuntrende og værdig til yderligere efterforskning, advarer han det ikke bør betragtes som en opdagelse endnu.
”Vi er kun 99,8 procent sikre, og vi vil være 99.9999 procent sikre,” sagde Mahapatra. ”Ved 3-sigma har du et antydning af noget. Ved 4-sigma har du bevis. Ved 5-sigma har du en opdagelse. ”
”I medicin kan du sige, at du helbreder 99,8 procent af tilfældene, og det er OK. Når du siger, at du har fundet en grundlæggende opdagelse inden for fysik med højenergi, kan du ikke tage fejl. ”
- Dr. Rupak Mahapatra, SuperCDMS-hovedundersøger, Texas A&M University
Samarbejdet fortsætter med at undersøge denne WIMP-sektor ved hjælp af SuperCDMS Soudan-eksperimentets betjenende germanium-detektorer og overvejer at bruge større, mere avancerede 6-tommer siliciumdetektorer udviklet ved Texas A & M's Department of Electrical Engineering i fremtidige eksperimenter.
Holdet har detaljeret sine resultater i et papir, der er offentliggjort i arXiv, som til sidst vil vises iFysiske gennemgangsbreve. Mahapatra vil også meddele resultaterne i dag kl. CDT i et foredrag på Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy.
Kilde: Texas A&M University
(Læs mere om mørk stof her og her.)
