Hvordan fanger du en WIMP? Nei, jeg snakker ikke om mobbing av det svakeste barnet i klassen, jeg snakker om svak interaksjon av massive partikler (de Pyser). Selv om de per definisjon er "massive", samhandler de ikke med den elektromagnetiske kraften (via fotoner), slik at de ikke kan "sees", og de interagerer ikke med den sterke kjernekraften, så de kan ikke "føles" av atomkjerner. Hvis vi ikke kan oppdage WIMP-er via disse to kreftene, hvordan kan vi noensinne håpe å oppdage dem? Når alt kommer til alt, blir WIMP-er teoretisert for å fly gjennom jorden uten å treffe noe at svakt samspill. Men noen ganger kan de kollidere med atomkjerner, men bare hvis de kolliderer mot hverandre. Dette er en veldig sjelden forekomst, men den store underjordiske Xenon (LUX) detektoren vil bli gravlagt 1,463 meter (eller nesten en kilometer) under jorden i en gammel South Dakota gullgruve og forskere er håpefulle at når en uheldig WIMP støter inn i en xenon atom, vil et lysglimt bli fanget, noe som signaliserer første eksperimentelle bevis på mørk materie…
Galakser observert fra Jorden har noen merkelige kvaliteter. Det største problemet for kosmologer har vært å forklare hvorfor galakser (inkludert Melkeveien) ser ut til å ha mer masse enn det som kan observeres ved å telle stjerner og gjøre rede for interstellært støv alene. Faktisk kan ikke 96% av universets masse observeres. 22% av denne manglende massen antas å bli holdt i "mørk materie" (74% holdes som "mørk energi"). Mørk materie er teoretisert for å ta på seg mange former. Massive Astronomical Compact Halo Objects (astronomiske legemer som inneholder vanlig baryonisk materiale som ikke kan observeres; som nøytronstjerner eller foreldreløse planeter), neutrinoer og WIMPS antas alle å bidra til denne manglende massen. Mange eksperimenter pågår for å oppdage hver bidragsyter. Svarte hull kan indirekte oppdages ved å observere interaksjonene i sentrum av galakser (eller gravitasjonslinsevirkninger). Neutrino kan oppdages i store væsketanker dypt under jorden, men hvordan kan WIMP oppdages? Det ser ut til at en WIMP-detektor trenger å ta et blad ut av bøkene til nøytrino-detektoren - den må begynne å grave.
For å unngå forstyrrelser fra stråling som kosmiske stråler, blir detektorer med lavenergi som "neutrino" teleskoper begravet godt under jordoverflaten. Gamle minesjakter gir ideelle kandidater ettersom hullet allerede er der for instrumenteringen som skal settes opp. Neutrino-detektorer er enorme vannbeholdere (eller et annet middel) med svært følsomme detektorer plassert rundt utsiden. Et slikt eksempel er Super Kamiokande neutrino detektor i Japan som inneholder en enorm mengde ultra-renset vann, som veier inn til 50 000 tonn (avbildet til venstre). Når en neutrino som svakt samvirker treffer et vannmolekyl i tanken, blir det sendt ut et glimt av Cherenkov-stråling og et nøytrino oppdaget. Dette er den grunnleggende rektoren bak den nye Large Underground Xenon (LUX) detektoren som vil bruke 272 kg flytende xenon suspendert i en 25 fots høy tank med rent vann. Hvis WIMP-er eksisterer utenfor teoriens rike, er det håp om at disse svakt samvirkende massive partiklene vil kollidere mot hverandre med et xenonatom, og som deres lette kusiner, avgir et lysglimt.
Robert Svoboda og Mani Tripathi, UC Davis-professorer, har sikret 1,2 millioner dollar i National Science Foundation (NSF) og U.S. Department of Energy-finansiering for prosjektet (dette er 50% av det totale som kreves). Sammenlignet med Large Hadron Collider (LHC) som koster milliarder euro å bygge, er LUX et meget økonomisk prosjekt med tanke på omfanget av det den kan oppdage. Skulle det være eksperimentelle bevis på et WIMP-samspill, vil konsekvensene være enorme. Vi vil kunne begynne å forstå opprinnelsen til WIMP-er og deres distribusjon når jorden sveiper gjennom den mulige mørke materie-glorie som indirekte blir observert å eksistere i Melkeveien.
Oppdage mørk materie "ville være den største avtalen siden det ble funnet antimaterie på 1930-tallet.”- Professor Mani Tripathi, LUX-etterforsker, UC Davis.
Gullgruven i South Dakota ble stengt i 2000 og i 2004 begynte arbeidet med å utvikle stedet til et underjordisk laboratorium. LUX vil være det første store eksperimentet som ligger der. Håpet er at installasjonen vil starte sensommeren etter at vann har blitt pumpet ut av gruven.
Originalkilde: UC Davis News
