Detektálták a Föld mozgását a sötét anyag láthatatlan tengerében?

878

Fizikai Nobel-díjra érdemes felfedezés, vagy a fizikus közösség előtti
teljes leszereplés? Olasz kutatók szenzációs, s a szakma által egyelőre
rendkívüli kételkedéssel fogadott bejelentést tettek a hipotetikus
sötét anyag laboratóriumi detektálásáról. A modern fizika
egyik legizgalmasabb kérdése a mindeddig pusztán gravitációs hatásaik
révén  ismert sötét anyag és sötét energia problémája. Az elképzelések
szerint a Világegyetem anyagának és energiájának csak töredéke,
mindössze 4 százaléka van jelen általunk is látható, megfigyelhető
formában. Körülbelül 20 százaléknyi része az ún. sötét anyag, ami
túlságosan kevés információt szolgáltat magáról ahhoz, hogy
detektálhatnánk, s eddig a Földön sem sikerült semmilyen nyomát
kimutatni. A maradék, legnagyobb rész az ún. sötét energia, melynek
hatása a Világegyetem gyorsuló tágulásában mutatkozik meg.

Számítógépes szimuláció a sötét anyag eloszlásáról egy galaxishalmazban. Az elképzelések szerint a galaxisok a sötét anyag sűrűsödési helyein keletkeznek.
[Andrej Kravcov]

Olaszországban, az Appeninekhez tartozó Gran Sasso csúcsa alatt
található részecskefizikai laboratóriumban működik a DAMA (DArk MAtter)
projekt, melynek célja a galaktikus halo sötét anyagából származó
részecskék detektálása. A kísérletben több szcintillációs detektort
alkalmaznak. Ezek közül az egyik, a körülbelül 100 kg NaI-t tartalmazó
DAMA/NaI 2002 júliusa, míg a körülbelül 250 kg nátrium-jodiddal
feltöltött DAMA/LIBRA (Large sodium Iodide Bulk for RAre processes)
2003 márciusa óta üzemel. A berendezésekben alkalmazott rendkívül
csekély radioaktivitású NaI kristályok szintén alacsony aktivitású,
rézből készült kamrákban helyezkednek el. A kristályokban bekövetkezett
kölcsönhatási eseményeket felvillanások jelzik, s ezeket a fotonokat
fotoelektronsokszorozó csövekkel (PMT) detektálják. A zavaró hatásokat
(például a környezeti neutronokat) különböző árnyékoló pajzsokkal,
többek között a Gran Sasso szikláinak felhasználásával készült 1 méter
vastag betonréteggel próbálják kiküszöbölni. A rézház körül enyhe
túlnyomás uralkodik, ami egy háromlépcsős szigetelőrendszer egyik
eleme. A berendezések teljes egészében légkondicionáltak, az állandó
hőmérséklet tartásában pedig sokat segít a többtonnás, rendkívül nagy
hőkapacitású pajzs, amihez a rézházak kapcsolódnak.

A körülbelül 100 kg össztömegű NaI kristályokból álló detektorok kiemelése a DAMA/NaI berendezés belső, csekély radioaktivitású rézből készült kamrájából.
[The DAMA Project]

A kísérletek során a DAMA/NaI mára már 7 éves ciklust észlelt végig.
A mérési adatok Rita Bernabei (Universita de Roma) és munkatársai által
elvégzett részletes elemzése azt mutatja, hogy a berendezésben
detektált események számának változása nagyon jól követi a galaktikus
halo sötét anyagából származó részecskék számának a nyolcvanas évek
közepén Freese és munkatársai által megjósolt évi változását. Azt
találták ugyanis, hogy a részecskék közötti kölcsönhatási események
pontosan egy éves periódussal ingadoznak, gyakorisági maximumuk pedig
egybeesik azzal az időszakkal, amikor a Föld Nap körüli keringési sebessége hozzáadódik a Tejútrendszerhez viszonyított keringés sebességéhez, s így több
sötétanyag-részecske halad át detektorainkon (és testünkön), mint fél
évvel később. A DAMA/LIBRA három évvel rövidebb időszakra kiterjedő, de
jóval pontosabb adatai megerősítették ezt az eredményt. A kutatók
minden egyéb, hasonló effektust okozó okot ki tudtak zárni, így a két
méréssorozat kombinált eredménye magas konfidenciaszinten igazolhatja a
sötét anyag jelenlétét.

Amennyiben független kísérletek igazolni
fogják a DAMA projekt eredményeit, fantasztikus áttörésről lehet szó.
Egyelőre ennek azonban semmi jele, s a szakma képviselőinek többsége
elutasítja a detektált jelek fenti értelmezését (l. pl. a Cosmic
Variance vonatkozó blogbejegyzését).
Maguk a kutatók is előzetes eredményként kezelik a több mint tíz éven
átívelő méréssorozat feldolgozását, amit mindeddig nem is publikáltak
vezető szakmai folyóiratban. Mindenesetre elképzelhető, hogy a
galaxisok szerkezetét, nagyléptékű térbeli eloszlását meghatározó
hatásokat érzékeny földalatti részecskedetektorok segítségével fogjuk
megérteni…

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás