Mørk materie: den er usynlig, den er unnvikende, den er kontroversiell ... og den er den overalt - i universet, ja, men spesielt i astrofysikkens verden, hvor forskere har uttømmende prøvd å avsløre sin sanne identitet i flere tiår.
Nå rapporterer forskere med det internasjonale eksperimentet Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) om påvisning av en partikkel som antas å utgjøre mørk materie: en svakt samspillende massiv partikkel, eller WIMP. I følge en pressemelding fra Texas A&M University (hvis høyeenergifysiker Rupak Mahapatra er en hovedetterforsker i forsøket) har SuperCDMS identifisert et WIMP-lignende signal på 3-sigma nivå, noe som indikerer 99,8 prosent sjanse for en faktisk oppdagelse - et "konkret hint", som det blir kalt.
"I høyenergifysikk kreves det at en oppdagelse bare er 5-sigma eller bedre," sa Mahapatra. “Så dette er absolutt veldig spennende, men ikke helt overbevisende etter standardene. Vi trenger bare mer data for å være sikre. Foreløpig må vi leve med dette pirrende antydningen til et av de største gåtene i vår tid. ”
Hvis dette virkelig er en WIMP, vil det være første gang en slik partikkel er blitt observert direkte, og gir mer innsikt i hva mørk materie er ... eller ikke.
Notorisk unnvikende, WIMPs samhandler sjelden med normal materie og er derfor vanskelige å oppdage. Forskere mener at de av og til spretter av, eller sprer seg som biljardkuler fra atomkjerner, og etterlater seg en liten mengde energi som kan spores av detektorer dypt under jorden, partikkelkolliderere som Large Hadron Collider på CERN og til og med instrumenter i verdensrommet som Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) montert på den internasjonale romstasjonen.
CDMS-eksperimentet, som ligger en halv kilometer under jorden ved Soudan-gruven i Nord-Minnesota og administrert av det amerikanske energidepartementets Fermi National Accelerator Laboratory, har søkt etter mørk materie siden 2003. Eksperimentet bruker svært sofistikert detektorteknologi og avansert analyse teknikker for å muliggjøre kryogent avkjølt (nesten absolutt null temperatur ved -460 grader F) germanium og silisiummål for å søke etter den sjeldne rekylen av partikler av mørkt materiale.
Denne nylig annonserte deteksjonen kommer faktisk fra data hentet i en tidligere fase av eksperimentet.
"Dette resultatet er fra data hentet for noen år siden ved bruk av silisiumdetektorer produsert på Stanford og som nå er nedlagt," sa Mahapatra. “Økt interesse for WIMP-regionen med lav masse motiverte oss til å fullføre analysen av eksponeringen for silisiumdetektor, som er mindre følsom enn germanium for WIMP-masser over 15 giga-elektronvolt [en GeVa er lik en milliard elektron volt], men mer følsom for lavere masser. Analysen resulterte i tre hendelser, og den estimerte bakgrunnen er 0,7 hendelser. ”
Selv om Mahapatra sier at resultatet absolutt er oppmuntrende og verdig til videre undersøkelse, advarer han at det ikke bør betraktes som et funn ennå.
"Vi er bare 99,8 prosent sikre, og vi vil være 99.9999 prosent sikre," sa Mahapatra. “På 3-sigma har du et snev av noe. Ved 4-sigma har du bevis. Ved 5-sigma har du en oppdagelse. ”
"I medisin kan du si at du herder 99,8 prosent av tilfellene, og det er OK. Når du sier at du har funnet en grunnleggende oppdagelse innen fysikk med høy energi, kan du ikke ta feil. "
- Dr. Rupak Mahapatra, SuperCDMS hovedetterforsker, Texas A&M University
Samarbeidet vil fortsette å undersøke denne WIMP-sektoren ved bruk av SuperCDMS Soudan-eksperimentets drift av germanium-detektorer og vurderer å bruke større, mer avanserte 6-tommers silisiumdetektorer utviklet ved Texas A & Ms avdeling for elektroteknikk i fremtidige eksperimenter.
Teamet har detaljert sine resultater i et papir publisert i arXiv som til slutt vil vises iFysiske gjennomgangsbrev. Mahapatra vil også kunngjøre resultatene i dag klokka 12.00. CDT i en foredrag på Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy.
Kilde: Texas A&M University
(Les mer om mørk materie her og her.)
