Dark Matter Stays Dark


Tampilan dalam detektor LUX. Detektor materi gelap LUX yang sangat sensitif, terkubur di bawah satu mil batu, telah kosong dalam pencarian 20 bulan untuk materi gelap - semakin mempersempit karakteristik yang mungkin dari zat aneh. Para peneliti mempresentasikan hasilnya hari ini (21 Juli) pada Konferensi Identifikasi Gelap Ke-11 (IDM2016) ke-11 di Sheffield, Inggris, yang mengumpulkan bersama para peneliti yang berusaha memahami materi gelap, bahan misterius yang nampak membentuk lebih dari empat perlima dari Massa alam semesta, tetapi yang belum diamati secara langsung oleh para ilmuwan

Tampilan dalam detektor LUX.

Detektor materi gelap LUX yang sangat sensitif, terkubur di bawah satu mil batu, telah kosong dalam pencarian 20 bulan untuk materi gelap - semakin mempersempit karakteristik yang mungkin dari zat aneh.

Para peneliti mempresentasikan hasilnya hari ini (21 Juli) pada Konferensi Identifikasi Gelap Ke-11 (IDM2016) ke-11 di Sheffield, Inggris, yang mengumpulkan bersama para peneliti yang berusaha memahami materi gelap, bahan misterius yang nampak membentuk lebih dari empat perlima dari Massa alam semesta, tetapi yang belum diamati secara langsung oleh para ilmuwan.

"LUX telah memberikan sensitivitas pencarian terbaik di dunia sejak pertama kali dijalankan pada 2013, " Rick Gaitskell, seorang fisikawan di Brown University dan co-juru bicara LUX, mengatakan dalam sebuah pernyataan. "Dengan hasil akhir ini dari pencarian 2014 hingga 2016, para ilmuwan dari LUX Collaboration telah mendorong sensitivitas instrumen ke tingkat kinerja akhir yang empat kali lebih baik daripada tujuan proyek semula."

LUX adalah kependekan dari percobaan materi gelap Large Underground Xenon. Itu terletak satu mil sedalam (1, 6 km) di bawah tanah di bekas tambang emas South Dakota yang sekarang disebut Sanford Underground Research Facility. Ditangguhkan dalam tangki air murni 72.000 galon (272.500 liter), sebuah tangki titanium setinggi 1, 8 kaki (1, 8 meter) menampung sepertiga dari satu ton (302 kg) xenon cairan dingin. Tugas xenon adalah untuk menerangi, dengan sentakan muatan listrik dan kilatan cahaya samar yang ditangkap oleh sensor di sekitarnya, ketika sebuah partikel materi gelap bertabrakan dengan salah satu atomnya - dan galon air dan mil pekerjaan batu adalah untuk menghentikan hal lain dari masuk dan mengganggu itu.

Hasil terbaru ini mengungkapkan bahwa tidak ada yang memiliki properti yang tepat untuk menggairahkan xenon.

"Akan luar biasa jika sensitivitas yang meningkat juga memberikan sinyal materi gelap yang jelas, " kata Gaitskell. "Namun, apa yang kami amati konsisten dengan latar belakang saja."

Pencarian untuk WIMP

Meskipun para ilmuwan tidak pernah mendeteksi materi gelap secara langsung, mereka tahu itu memainkan bagian penting di alam semesta kita: Cara galaksi berputar dan cara cahaya menekuk ketika melewatinya mengungkapkan sejumlah besar materi tambahan yang menambah gravitasi sistem.

LUX dirancang untuk mencari partikel masif yang berinteraksi lemah (WIMPs) - kandidat terkemuka untuk materi gelap. Partikel-partikel itu 10 hingga 100 kali massa proton, tetapi hanya berinteraksi sangat lemah dengan materi biasa (itulah sebabnya para ilmuwan tidak dapat dengan mudah mendeteksi mereka). Sebagian besar partikel, seperti sinar kosmik yang terus-menerus mengalir ke Bumi, akan terhenti oleh batu dan perisai air di sekitar detektor, tetapi WIMPs dapat melewatinya - kadang-kadang, jika para peneliti beruntung, mengetuk ke salah satu atom xenon padat di dalam detektor dan melepaskan sinyal cahaya di sepanjang jalan (xenon cair transparan untuk foton itu). Partikel lain yang membuatnya kemungkinan akan mengenai beberapa atom xenon dan memicu cahaya, sedangkan WIMPs akan beruntung untuk menabraknya.

Para peneliti memeriksa sejumlah besar data yang dikumpulkan dari perangkat yang dikalibrasi dengan hati-hati selama percobaan 20 bulan, yang diikuti oleh pencarian LUX tiga bulan yang kurang sensitif, yang berakhir pada 2013, juga dengan hasil negatif. Para peneliti dapat menyaring sinyal dalam data yang dibuat oleh partikel non-materi gelap yang berhasil masuk ke dalam percobaan. Ini memberi para peneliti kemampuan untuk mencari materi gelap yang berinteraksi, yang diharapkan hanya menghasilkan beberapa sinyal per abad per kilogram xenon, kata para peneliti dalam pernyataan itu.

Kurangnya pendeteksian LUX tidak berarti bahwa materi gelap tidak terbuat dari WIMPs, tetapi ini menunjukkan bahwa WIMPs materi gelap tidak dapat memiliki massa atau efek pada materi biasa dalam rentang tertentu.

"Meskipun sinyal positif akan diterima, alam tidak begitu baik!" Cham Ghag, seorang ahli fisika di University College London dan kolaborator di LUX, mengatakan dalam pernyataan lain. "Meskipun demikian, hasil nol signifikan karena mengubah lanskap lapangan dengan membatasi model untuk apa materi gelap bisa melampaui apa pun yang ada sebelumnya."

Maju

LUX adalah salah satu dari beberapa upaya untuk mendeteksi materi gelap, dan hasilnya akan membantu mempersempit pencarian yang dilakukan oleh eksperimen deteksi langsung di masa mendatang. Eksperimen lain, seperti COUPP-60, Proyek XENON Dark Matter di Italia, dan Super Cryogenic Dark Matter Search (SUPERCDMS) telah menggunakan teknik serupa yang sangat melindungi material dan menunggu materi gelap yang terjadi secara alami untuk melewatinya.

Eksperimen di Large Hadron Collider, di sisi lain, memiliki peluang untuk menciptakan materi gelap, dan kemudian mendeteksi sinyalnya.

"Kami melihat ini sebagai perlombaan David dan Goliath antara kami dan Large Hadron Collider (LHC) yang jauh lebih besar di CERN di Jenewa, " kata Gaitskell. "LUX berpacu selama tiga tahun terakhir untuk mendapatkan bukti pertama dari sinyal materi gelap. Kita sekarang harus menunggu dan melihat apakah proses baru tahun ini di LHC akan menunjukkan bukti partikel materi gelap, atau jika penemuan terjadi pada generasi berikutnya dari detektor langsung yang lebih besar. "

Detektor generasi berikutnya LUX sendiri, LUX-Zeplin, akan memiliki 70 kali sensitivitas LUX, kata para peneliti dalam pernyataan itu - yang akan mengambil tempat LUX di bawah tanah untuk melanjutkan pencarian.

  • Materi Gelap dan Energi Gelap: Misteri Dijelaskan (Infografis)
  • Lighting the Way: A Conversation dengan 3 Dark Matter Explorers (Q + A)
  • Petunjuk Materi Gelap Misterius yang Terlihat di Pusat Bima Sakti (Video)

Hak Cipta 2016 SPACE.com, sebuah perusahaan Pembelian. Seluruh hak cipta. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan kembali.

Film Holografik untuk 3-D, Sans Itu Spesifikasi KonyolBioinformatika: Big Data Versus Big CMoriarty Mereka Tidak: Pelanggar Hukum yang Kikuk Membuat Forensik Tidak PerluARGO Network Senses Ocean ChangesPerlombaan untuk Mengubah Hidrogen Gassy menjadi Logam PadatPinwheel Primordial: Astronom Spot Galaksi Spiral Terkemuka Terlama NamunKerusakan Terakhir dari Tennessee Ash Ash SpillTeori Hilang Einstein Terungkap