Gennembrud: Partikler af mørkt stof er fundet dybt under jorden
Amerikanske forskere har fundet de hidtil mest sikre tegn på eksistensen af partikler af mørkt stof under et eksperiment i en mine en kilometer under jorden.
De to røde prikker i de røde kasser repræsenterer de to hændelser, som med 75 pct. sikkerhed skyldes partikler af mørkt stof. Figuren stammer fra forskernes videnskabelige artikel, hvor der er yderligere forklaring (se link i bunden af denne artikel).
Læs mere om
Dokumentation
Detektorer i USA har opfanget to markante signaler, som er tegn på partikler af mørkt stof. Det er sket ved eksperimentet Cryogenic Dark Matter Search (CMDS), der befinder sig næsten en kilometer nede under jorden i en mine i det nordlige Minnesota.
I minen har fysikere siden 2003 søgt efter WIMP - weakly interacting massive particle, der er en de hypotetiske kandidater til at udgøre det mørke stof, som de fleste astrofysikere mener findes i Universet i store mængder. Faktisk forventer de, at der ca. seks gange så meget mørkt stof som ’almindeligt’ stof – ellers går mange regnestykker for Universet ikke op.
Mørkt stof og almindeligt stof påvirker hinanden via tyngdekraften, men ellers reagerer mørkt stof kun svagt med almindeligt stof og er derfor vanskeligt at finde. Det er den svage vekselvirkning, der har givet navnet til WIMP.
I meget sjældne tilfælde kan mørkt stof dog påvirke almindeligt stof. Det er denne sjældne vekselvirkning forskere bl.a. jagter dybt nede i Jorden, hvor detektorerne er godt afskærmet fra kosmisk stråling og andre forstyrrelser.
CMDS består af 30 detektorer af germanium og silicium nedkølet til tæt på det absolutte nulpunkt.
Når en WIMP i en sjælden situationen vekselvirker med detektoren, afsættes energi både som vare og i form af elektrisk ladning. Ved at sammenligne de to signaler kan man finde ud af om partiklen, der passerede gennem detektoren var en WIMP eller en baggrundspartikel. Det skulle gøre det muligt at detektere helt ned til en WIMP om året.
De første målinger har ikke vist tegn på WIMPs, men har dog vist, at man kan forhindre de fleste baggrundspartikler i at komme ind i detektoren og forstyrre målingerne.
To meget usædvanlige observationer
På en række fysikblogs har der gennem de seneste dage været forlydende, om at der nu fundet sikre tegn på WIMP i CMDS. Og det er altså nu bekræftet af forskerne bag CMDS, som dog viger tilbage for at sige, at de med sikkerhed har fundet WIMP.
Jodi Cooley fra Southern Methodist University sagde i går ved en præsentation i Californien:
»Vore resultater kan ikke tages som bevis for WIMPs, men vi kan heller ikke udelukke det,« sagde hun.
Hun henviser her til, at der i de nyeste datasæt er fundet to hændelser, der er gode indikationer på, at en WIMP har passeret gennem detektoren. Der er dog stadig en 25 procent chance for, at det kan have været en anden partikel, der har forårsaget målingen. For at noget skal tælle som et bevis i fysikkredse, skal chancen for en forkert måling være under en promille.
Jodi Cooley tilføjede dog, at de to hændelser skete på et tidspunkt, hvor detektorsystemet virkede perfekt.
»Der skete ikke noget usædvanligt i øvrigt på dette tidspunkt. Begge hændelser klarede alle vore datakvalitetstjek,« sagde hun.
Noget kunne altså tyde på, at der er sket noget meget bemærkelsesværdigt i minen i Minnesota. Til næste år kan man få større klarhed, fordi detektorsystemet bliver væsentligt forbedret.
Til den tid forventer forskerne at kunne skaffe endelige beviser for WIMPs eller at kunne henføre de to særlige hændelser til tilfældets skyld.
