Otaczający nas Wszechświat nie jest tym, na co wygląda. Gwiazdy stanowią zaledwie 1% jego masy, obłoki gazu i inne obiekty – kolejne 5%. Jednak to tylko wierzchołek góry lodowej – widoczna materia unosi się w morzy nieznanego materiału, tak zwanej ciemnej materii. Mało o niej wiemy – zaledwie tyle, Wszechświat musi się z niej składać w około 90% aby gwiazdy krążyły w galaktykach, a te gromadziły się razem. Zagadka brakującej masy Wszechświata być może zostanie rozwiązana przez astronomów z Wielkiej Brytanii gdy dostroją swoje czułe detektory usytuowane 1100 metrów pod ziemią.

Podziemne Laboratorium Badań nad Ciemną Materią (Underground Laboratory for Dark Matter Research) znajduje się w czynnej kopalni soli i potażu w Boulby na wybrzeżu Północnego Yorkshire. Naukowcy zainstalowali tu aparaturę do wykrywania WIMPów (Weakly Interacting Massive Particles) – Słabo Oddziałujących Masywnych Cząstek, głównych kandydatów na brakującą masę Wszechświata. Dzięki dofinansowaniu w wysokości 3,1 miliona funtów powstało rozbudowane laboratorium, jeden z największych ośrodków badań nad brakującą masą Wszechświata.

Choć prawdopopdobnie w ciągu każdej sekundy przenikają nas miliardy WIMPów, niezmiernie rzadko oddziałują ze zwykłą materią, stąd są wyjątkowo trudne do wykrycia. Od czasu do czasu (szacuje się że w kilogramie materii zdarza się to rzadziej niż raz w ciągu doby) WIMP uderza w jądro atomu, powodując jego delikatne drgnięcie. Eksperyment ma wykryć i zarejestrować drobne poruszenia, które byłyby jedynym w tej chwili dowodem na istnienie WIMPów.

Prof. Neil Spooner z Uniwersytetu Sheffield, jednego z zaangażowanych w projekcie UKDMC (UK Dark Matter Collaboration) uniwersytetów, porównuje wykrywanie WIMPów do grania w bilarda niewidzialną kulą: “Nie widzisz WIMPa – kuli bijącej – ale widzisz odbijane bile, gdy ta w nie trafia. Jeśli nasze poszukiwanie będzie pomyślne, spodziewamy się miejsca w podręcznikach historii. Będzie to jedno z największych odkryć naszych czasów“.

Ze względu na to, że WIMPy zderzałyby się tak rzadko z materią, niezmiernie ważne będzie odizolowanie szumu tła jak to tylko będzie możliwe. Detektory są chronione przed cząstkami promieniowania kosmicznego i promieniowaniem substancji radioaktywnych dzięki zainstalowaniu ich na głębokości 1100 metrów, w kopalni soli i potażu (węglanu potasu) Boulby. W kopalnia soli naturalna promieniotwórczość jest na niskim pozioie, absorbowana jest też większość cząstek z kosmosu. Dodatkową ochronę dało obudowanie detektorów w ołowiane lub miedziane osłony, zmniejszając promieniowanie milionkrotnie. Do budowy detektorów wykorzystywane są materiały najwyższej czystości, analizowane są wszystkie sygnały, które mogły być spowodowane w inny sposób (np. elektrony poruszone promieniowaniem gamma), aby mogły być w przyszłości odfiltrowane.

Gdy WIMP uderzy w jądro atomu odrzuci je nieco, uwolniona zostaje energia. Może ona być zarejestrowana na trzy sposoby: jako nieznaczny wzrost temperatury (metoda fononowa), ładunek elektryczny (jonizacja) lub emisja fotonu (scyntylacja). Możliwe jest, że wystąpi więcej niż jeden efekt jednocześnie. UKDMC używa trzech rodzajów detektorów: NAIAD (detektor scyntylacji), DRIFT (wykrywa jonizację) i ZEPLIN (wykorzystuje obie metody).

Autor

Wojtek Rutkowski

Komentarze

  1. Mariusz    

    Lubie was bardzo ale… — Takie newsy, bez pewnego kontekstu, sa dosc bezwartosciowe. To, co robia Anglicy, to zaledwie czesc, dosc drobna czesc, podobnego wysilku w innych krajach: USA, Kanadzie, Wloszech, Francji i Japonii. Najpowazniejsze detektory to Picasso (Kanada), CDMS (USA), EDELWEISS (Francja), ZEPLIN (a to chyba Anglia), DAMA (Wlochy – zobaczyli sygnal, ale EDELWEISS i CDMS go nie potwierdzily), itp, itd. Plus cale mnostwo pomyslow detektorow niskoszumowych, niektore w konstrukcji. Nie mozna pisac ze nagle w Anglii szukaja DM, nie dajac szerszego kontekstu!

    1. Michał M.    

      Cieszymy się, ale… — Przede wszystkim dziękujemy za zaintersowanie naszym serwisem i słowa krytyki. Pozwolę sobie skorzystać z prawa do obrony.

      Staramy się informować o wszystkim co dzieje się w astronomii, pisać o wszystkim na temat czego uda nam się zdobyć rzetelnie brzmiące informacje. I oczywiste jest, że musi to pociagać za sobą pewne uproszczenia. Nie możemy objąć wiedzą całej astronomii jednocześnie. Nawet stanie sie znawcą jednej jej poddziedziny może trwac lata.

      Stąd nasza informacja, rzeczywiście wyrwana z kontekstu. Ale aby było inaczej, ktoś z Redakcji musiałby być oddelegowany do zbadania danego zagadnienia, najlepiej poprzez zrobienie doktoratu. A my jesteśmy hobbystami, prowadzimy serwis w czasie wolnym od pracy czy nauki. Staramy się, aby był tak dobry jak to tylko możliwe.

      Poza tym, problemem jest docieranie do informacji. Często nasze teksty są tłumaczeniami z angielskiego (tak było tym razem). Opublikowaliśmy to, ponieważ tylko to było jednocześnie dostępne i ciekawe. Podalismy też źródło dla tych, którzy chcieliby dalej drążyć temat.

      Podanie informacji pozosrnie wyrwanej z kontekstu nie koniecznie IMHO musi być bezwartościowe. Kiedy kiedyś, dawno temu napisałem tekst o badaniach promieniowania kosmiczmego w Łodzi, wczale nie chciałem zasugerować komukolwiek, że Łódź jest największą czy jedyną światową potęgą jeśli chodzi o CR. Po prostu chciałem pokazać jedną z metod jego badania, zwrócić uwagę że robi się to również w Polsce oraz zwrócić uwagę na to, że istnieje problem pochodzenia cząstek o energiach rzędu 10<sup>20</sup>eV… no dobra, trochę patriotyzmu lokalnego w napisaniu tego tekstu też było 😉

      Bardzo się cieszymy, że pojawił się komentarz, w którym wymieniono inne eksperymenty bo w ten sposób nasza informacja staje się pełniejsza. Dziękujemy raz jeszcze i… oczywiście zaprszamy do współpracy, również jako redaktor. Informacje specjalisty w konkretnej dziedzinie wzbogaciłyby serwis.

Komentarze są zablokowane.