Eksperyment USA obejmuje prowadzenie w konkurencyjnym wyścigu poszukiwania ciemnej materii
9 Mar 2008r. w Kosmologia napisał/aNaukowcy eksperymentu Kriogenicznego Poszukiwania Ciemnej Materii, łącznie z badaczami z Kalifornijskiego Instytutu Technologii, oznajmili dzisiaj, iż ponownie objęli prowadzenie w światowym wyścigu wielu różnych grup badawczych poszukujących cząstek, które tworzą ciemną materię.
Naukowcy eksperymentu Kriogenicznego Poszukiwania Ciemnej Materii (Cryogenic Dark Matter Search - CDMS), łącznie z badaczami z Kalifornijskiego Instytutu Technologii, oznajmili dzisiaj, iż ponownie objęli prowadzenie w światowym wyścigu wielu różnych grup badawczych poszukujących cząstek, które tworzą ciemną materię. Eksperyment CDMS, który przeprowadzany jest w kopalni, na głębokości pół mili pod powierzchnia ziemi, w Sudan w stanie Minnesota, ponownie ustanawia światowe najlepsze ograniczenia co do właściwości kandydatów tworzących ciemną materii.
Słabo Oddziałujące Masywne Cząstki, czyli WIMPy są przodującymi kandydatami budującymi bloki ciemnej materii, jako jeszcze nieznanej formy materii, która stanowi 85 procent całej masy Wszechświata. Tysiące miliardów WIMPów mogą przechodzić przez nasze ciało, gdy czytasz ten artykuł.
Eksperyment CDMS umiejscowiony jest w Podziemnym Laboratorium Soudan, ochranianym przed promieniami kosmicznymi i innymi cząstkami, które mogłyby imitować sygnały, jakie oczekuje się od cząstek ciemnej materii. Naukowcy używają niezwykle czułych detektorów w warunkach najwyższej czystości, w temperaturze około 40 milikelwinów, czyli 0,04 stopni Celsjusza powyżej zera bezwzględnego. Fizycy wierzą, iż WIMPy, o ile istnieją, podróżują przez zwykłą materię, rzadko pozostawiając po sobie ślad.
Gdy WIMPy przenikają detektor CDMS, to przypadkowo jeden z nich uderzy w jądro atomu pierwiastka germanu krystalicznej siatki detektora. Jak młot uderzający w dzwon, kolizja ta wywoła drgania siatki, które naukowcy będą zdolni wykryć. Eksperyment jest wystarczająco czuły, aby usłyszeć WIMPy, gdy uderzą one kryształ germanu detektora tylko dwa razy rocznie.
Naukowcy nie zaobserwowali takich sygnałów, pozwalających aby eksperyment CDMS ustalił ograniczenia co do właściwości WIMPów.
Naukowcy przewidują, że WIMPy mogą współdziałać ze zwykłą materią z szybkością podobną to niskoenergetycznych neutrino, nieuchwytnych subatomowych cząstek odkrytych w 1956 roku. WIMPy, które stanowią całą ciemna materię we Wszechświecie powodując przyciąganie grawitacyjne, muszą mieć masę około miliardów razy większą niż neutrino.
Współpracujący z CDMS odkryli, że WIMPy mają 100 razy masy protonów (około 100 GeV/c2), kiedy zderzają się z jednym kilogramem germanu mniej niż kilka razy rocznie; w przeciwnym razie, eksperyment CDMS odkryłby je.
"Z naszym nowym wynikiem dokonaliśmy skoku obejmując prowadzenie w tej konkurencji," powiedział Blas Cabrera z Uniwersytetu Stanford, rzecznik CDMS. Państwowe Laboratorium Fizyki Cząstek Wysokich Energii im. Enrico Fermi (FERMILAB), Departamentu Energii pełni rolę gospodarza dla kierownictwa projektu eksperymentu CDMS. "Osiągnęliśmy najbardziej restrykcyjny światowy limit na to, jak często cząstki ciemnej materii współdziałają ze zwykłą materią i jakie są ciężkie, szczególnie w teoretycznym zakresie masy o ponad 40 razy masy protonu."
"Eksperyment CDMS jest unikalny w zaangażowaniu tak wielu różnych dyscyplin nauki w badaniu ciemnej materii, od astrofizyki, fizyki cząstek w badaniach WIMPów, do fizyki o niskiej temperaturze i skondensowanej materii w wykorzystaniu naszych nowych detektorach," powiedział Sunil Golwala, profesor asystent Wydziału Fizyki Caltech.
"Nasza praca kontynuuje wieloletni wkład Caltech w historię ciemnej materii, od pierwszego potwierdzenia ciemnej materii uzyskanego przez Fritza Zwicky w 1933 roku do ostatnich szczegółowych map ciemnej materii sporządzonych przez kolegów astronomów w Caltech, Nicka Scoville, Richarda Ellis, i Richarda Massey."
"Obserwacje dokonane z teleskopami ciągle wskazują, że ciemna materia istnieje. Jest to materia, dzięki której utrzymują się razem wszystkie kosmiczne struktury, łącznie z naszą Drogą Mleczną. Obserwacje WIMPów ujawnią w końcu ukrytą naturę tej ciemnej materii, która odgrywa tak istotną rolę w powstawaniu galaktyk i ewolucji naszego Wszechświata," mówi Joseph Dehmer, dyrektor Oddziału Fizyki Narodowej Fundacji Naukowej.
Odkrycie WIMPów wymagać będzie rozwinięcia podstaw teoretycznych, znanych jako model standardowy cząstek i ich sił. Wynik CDMS, przestawione zgromadzonym naukowcom na Ósmym Sympozjum Ciemnej Materii i Ciemnej Energii Uniwersytetu Kalifornijskiego Los Angeles w dniu 22 luty, sprawdzają przyjęcia nowych konceptów teoretycznych jakie zostały zaproponowane.
"Nasze wyniki wymusiły modele teoretyczne, takie jak super symetrii i modele oparte na ekstra wymiarach przestrzenno-czasowych, które przewidują istnienie WIMPów," mówi kierownik projektu CDMS, Dan Bauer z FERMILAB Departamentu Energii.
"Dla mas WIMPów, przewidywanych w wyniku tych teorii, ponownie, jesteśmy najbardziej wyczuleni na świecie, znowu przejmując prowadzenie od eksperymentu Xenon 10 włoskiego Laboratorium Gran Sasso. Uzyskamy drugi współczynnik trzy w wyczuleniu przez kontynuowanie pobieranie więcej danych naszym detektorem w laboratorium Soudan, aż do końca 2008 roku."
Nowy etap eksperymentu CDMS z 25 kilogramami germanu planowany jest w kanadyjskich podziemnych pomieszczeniach laboratorium Obserwatorium Sudbury Neutrino. "25-kilogramowy eksperyment ma wyraźną szansę na odkrycie," powiedział Pier Oddone, dyrektor FERMILAB. "Zawiera duże terytorium przewidywane przez teorie supersymetrii."
Do współpracujących z CDMS należy ponad 50 naukowców z 15 instytucji, otrzymujących fundusze z Amerykańskiego Departamentu Energii, Narodowej Fundacji Naukowej, zagranicznych agencji funduszów w Kanadzie i Szwajcarii oraz instytucji członkowskich.
W dodatku do uczestnictwa w CDMS, badaj ca ciemną materię grupa Golwala w Caltech, składająca się ze studentów magistrantów fizyki, Zeeshana Ahmed i Davida Moore oraz doktoranta fizyka eksperymentalnego Waltera Ogburna, konstruuje nowy rodzaj detektora WIMP opartego na mikrofalowych czujnikach indukcji kinetycznej opracowanych przez profesora fizyki Jonasa Zmuidzinasa z funduszy stypendium Fundacji Gordona i Betty Moore.
Źródło: SpaceDaily.com
Fotografia: SpaceDaily.com
Tłumaczenie: Teresa Wan
Słabo Oddziałujące Masywne Cząstki, czyli WIMPy są przodującymi kandydatami budującymi bloki ciemnej materii, jako jeszcze nieznanej formy materii, która stanowi 85 procent całej masy Wszechświata. Tysiące miliardów WIMPów mogą przechodzić przez nasze ciało, gdy czytasz ten artykuł.
Naukowcy przewidują, że WIMPy mogą współdziałać ze zwykłą materią z szybkością podobną to tej niskoenergetycznych neutrino, nieuchwytnych subatomowych cząstek odkrytych w 1956 roku. WIMPy, które stanowią całą ciemna materię we Wszechświecie powodując przyciąganie grawitacyjne, muszą mieć masę około miliardów razy większą niż neutrino.
Eksperyment CDMS umiejscowiony jest w Podziemnym Laboratorium Soudan, ochranianym przed promieniami kosmicznymi i innymi cząstkami, które mogłyby imitować sygnały, jakie oczekuje się od cząstek ciemnej materii. Naukowcy używają niezwykle czułych detektorów w warunkach najwyższej czystości, w temperaturze około 40 milikelwinów, czyli 0,04 stopni Celsjusza powyżej zera bezwzględnego. Fizycy wierzą, iż WIMPy, o ile istnieją, podróżują przez zwykłą materię, rzadko pozostawiając po sobie ślad.
Gdy WIMPy przenikają detektor CDMS, to przypadkowo jeden z nich uderzy w jądro atomu pierwiastka germanu krystalicznej siatki detektora. Jak młot uderzający w dzwon, kolizja ta wywoła drgania siatki, które naukowcy będą zdolni wykryć. Eksperyment jest wystarczająco czuły, aby usłyszeć WIMPy, gdy uderzą one kryształ germanu detektora tylko dwa razy rocznie.
Naukowcy nie zaobserwowali takich sygnałów, pozwalających aby eksperyment CDMS ustalił ograniczenia co do właściwości WIMPów.
Naukowcy przewidują, że WIMPy mogą współdziałać ze zwykłą materią z szybkością podobną to niskoenergetycznych neutrino, nieuchwytnych subatomowych cząstek odkrytych w 1956 roku. WIMPy, które stanowią całą ciemna materię we Wszechświecie powodując przyciąganie grawitacyjne, muszą mieć masę około miliardów razy większą niż neutrino.
Współpracujący z CDMS odkryli, że WIMPy mają 100 razy masy protonów (około 100 GeV/c2), kiedy zderzają się z jednym kilogramem germanu mniej niż kilka razy rocznie; w przeciwnym razie, eksperyment CDMS odkryłby je.
"Z naszym nowym wynikiem dokonaliśmy skoku obejmując prowadzenie w tej konkurencji," powiedział Blas Cabrera z Uniwersytetu Stanford, rzecznik CDMS. Państwowe Laboratorium Fizyki Cząstek Wysokich Energii im. Enrico Fermi (FERMILAB), Departamentu Energii pełni rolę gospodarza dla kierownictwa projektu eksperymentu CDMS. "Osiągnęliśmy najbardziej restrykcyjny światowy limit na to, jak często cząstki ciemnej materii współdziałają ze zwykłą materią i jakie są ciężkie, szczególnie w teoretycznym zakresie masy o ponad 40 razy masy protonu."
"Eksperyment CDMS jest unikalny w zaangażowaniu tak wielu różnych dyscyplin nauki w badaniu ciemnej materii, od astrofizyki, fizyki cząstek w badaniach WIMPów, do fizyki o niskiej temperaturze i skondensowanej materii w wykorzystaniu naszych nowych detektorach," powiedział Sunil Golwala, profesor asystent Wydziału Fizyki Caltech.
"Nasza praca kontynuuje wieloletni wkład Caltech w historię ciemnej materii, od pierwszego potwierdzenia ciemnej materii uzyskanego przez Fritza Zwicky w 1933 roku do ostatnich szczegółowych map ciemnej materii sporządzonych przez kolegów astronomów w Caltech, Nicka Scoville, Richarda Ellis, i Richarda Massey."
"Obserwacje dokonane z teleskopami ciągle wskazują, że ciemna materia istnieje. Jest to materia, dzięki której utrzymują się razem wszystkie kosmiczne struktury, łącznie z naszą Drogą Mleczną. Obserwacje WIMPów ujawnią w końcu ukrytą naturę tej ciemnej materii, która odgrywa tak istotną rolę w powstawaniu galaktyk i ewolucji naszego Wszechświata," mówi Joseph Dehmer, dyrektor Oddziału Fizyki Narodowej Fundacji Naukowej.
Odkrycie WIMPów wymagać będzie rozwinięcia podstaw teoretycznych, znanych jako model standardowy cząstek i ich sił. Wynik CDMS, przestawione zgromadzonym naukowcom na Ósmym Sympozjum Ciemnej Materii i Ciemnej Energii Uniwersytetu Kalifornijskiego Los Angeles w dniu 22 luty, sprawdzają przyjęcia nowych konceptów teoretycznych jakie zostały zaproponowane.
"Nasze wyniki wymusiły modele teoretyczne, takie jak super symetrii i modele oparte na ekstra wymiarach przestrzenno-czasowych, które przewidują istnienie WIMPów," mówi kierownik projektu CDMS, Dan Bauer z FERMILAB Departamentu Energii.
"Dla mas WIMPów, przewidywanych w wyniku tych teorii, ponownie, jesteśmy najbardziej wyczuleni na świecie, znowu przejmując prowadzenie od eksperymentu Xenon 10 włoskiego Laboratorium Gran Sasso. Uzyskamy drugi współczynnik trzy w wyczuleniu przez kontynuowanie pobieranie więcej danych naszym detektorem w laboratorium Soudan, aż do końca 2008 roku."
Nowy etap eksperymentu CDMS z 25 kilogramami germanu planowany jest w kanadyjskich podziemnych pomieszczeniach laboratorium Obserwatorium Sudbury Neutrino. "25-kilogramowy eksperyment ma wyraźną szansę na odkrycie," powiedział Pier Oddone, dyrektor FERMILAB. "Zawiera duże terytorium przewidywane przez teorie supersymetrii."
Do współpracujących z CDMS należy ponad 50 naukowców z 15 instytucji, otrzymujących fundusze z Amerykańskiego Departamentu Energii, Narodowej Fundacji Naukowej, zagranicznych agencji funduszów w Kanadzie i Szwajcarii oraz instytucji członkowskich.
W dodatku do uczestnictwa w CDMS, badaj ca ciemną materię grupa Golwala w Caltech, składająca się ze studentów magistrantów fizyki, Zeeshana Ahmed i Davida Moore oraz doktoranta fizyka eksperymentalnego Waltera Ogburna, konstruuje nowy rodzaj detektora WIMP opartego na mikrofalowych czujnikach indukcji kinetycznej opracowanych przez profesora fizyki Jonasa Zmuidzinasa z funduszy stypendium Fundacji Gordona i Betty Moore.
Źródło: SpaceDaily.com
Fotografia: SpaceDaily.com
Tłumaczenie: Teresa Wan
Komentarze użytkowników
( DODAJ SWÓJ )
Nikt jeszcze nie napisał komentarza do tego materiału.Napisz komentarz
Odpowiedz na pytanie zadane w sondzie.
Zjawiska oraz wydarzenia w nadchodzącym miesiącu.
Zagłosuj lub zgłoś swoją stronę.
Ostatnio pisaliście:
Twoje Imię
20.03.2023, 13:21