과학자들은 액체 또는 금속 및 반도체 블록을 사용하여 지구 전체에 흩어져있는 거의 24 개의 지하 실험실에서 흩어져있는 과학자들은 암흑 물질의 증거를 찾고 있습니다. 그들의 실험은 더욱 복잡해지고 있으며, 검색이 더 정확 해지고 있지만 이탈리아의 실험실에서 나오는 신호가 많이 발생하는 신호를 제외하고는 우주에서 문제의 84 %를 구성하는 신비한 자료에 대한 직접적인 증거를 찾지 못했습니다.
.새로운 연구에 따르면 우리는 우리가 더 깊게보아야한다는 것을 암시합니다.
암흑 물질은 중력 (및 아마도 약한 핵무기)을 제외한 어떤 것과도 상호 작용하지 않는다는 점에서 별, 은하계, 개, 인간 및 기타 모든 것을 만드는 규칙적이고 바라 닉 물질과 다릅니다. 우리는 그것을 볼 수는 없지만 물리학 자들은 그곳에 있다고 확신합니다. 은하계와 우주를 통한 그들의 길을 조각합니다.
수십 년 동안, 암흑 물질 입자에 대한 선호되는 후보자들은 약하게 상호 작용하는 거대한 입자 또는 wimps라고 불리는 가상의 수줍은 것입니다. 많은 실험은 Wimp가 와서 정기적 인 문제를 두드렸다는 증거를 찾아서 검색합니다. 이 시나리오에서, wimp는 약한 힘을 통해 원자 핵을 두 드릴 것입니다. 깜짝 놀란 핵은 빛의 섬광이나 음파와 같은 어떤 형태의 에너지를 반발하고 방출 할 것입니다. 간신히 지각 할 수있는 현상을 감지하려면 민감한 도구가 필요하며 일반적으로 깊은 지하에 묻힌기구가 필요합니다. 이것은 주로 악기가 Wayward Cosmic 광선에서 차폐되어 핵 반동을 유발할 수 있습니다.
수십 년 동안이 희미한 핑을 찾은 후, 과학자들은 그것을 보여줄 확실한 증거가 거의 없습니다. 이제 폴란드, 스웨덴 및 미국의 물리학 자 팀은 또 다른 아이디어를 가지고 있습니다. 지구 빵 껍질 아래에 묻힌 탐지기의 게르마늄과 크세논과 신틸 레이터를 보지 말고 지구의 지각 자체를 봅니다. 태양계의 과거에 묻힌 이야기의 이야기에서, 우리는 깜짝 놀란 원자 핵의 화석 반동, wimp의 냉동 발자국을 발견 할 수 있습니다.
미시간 대학교 (University of Michigan)의 이론적 물리학 자이자 기존의 일부 탐지기의 아이디어에 대한 건축가 인 캐서린 프리즈 (Katherine Freese)는“우리는 항상 일을 할 수있는 대안적인 방법을 응원하고있다”고 말했다.
Freese와 그녀의 동료들에 따르면 지하 고생물 검출기는 현재 직접 감지 방법과 유사한 방식으로 작동 할 것이라고한다. 대신, 많은 양의 액체 또는 금속이있는 실험실을 실시간으로 wimp 반동을 관찰하면 원자 핵으로 두드리는 화석 흔적을 찾을 것입니다. 핵 반동으로, 그들은 일부 종류의 미네랄에서 손상 트랙을 남길 것입니다.
핵이 충분한 활력으로 반동하고, 교란 된 원자가 지구에 깊게 묻히면 (데이터를 진흙 투성이의 우주 광선에서 샘플을 보호하기 위해) 반동 트랙을 보존 할 수 있습니다. 그렇다면 연구원들은 원자력 현미경과 같은 정교한 나노 이미징 기술을 사용하여 록 업을 파고 시간의 층을 벗겨 내고 장기 이벤트를 탐색 할 수 있습니다. 최종 결과는 화석 트랙이 될 것입니다. 암흑 물질은 포식자를 탈출 할 때 소로 포드의 발자국을 찾는 데 상대적입니다.
작은 탭
약 5 년 전, Freese는 Stockholm University의 물리학자인 Andrzej Drukier와 함께 새로운 탐지기 유형에 대한 아이디어를 던지기 시작했습니다. 생물 학자 George Church와 함께 고안된 그들의 아이디어 중 하나는 DNA 및 효소 반응을 기반으로 암흑 물질 탐지기를 포함했습니다.
2015 년 Drukier는 러시아 노보 시비르크로 여행하여 지구 표면 아래에있는 프로토 타입 생물학적 탐지기를 연구했습니다. 러시아에서 그는 냉전 기간 동안 시추 된 시추공을 알게되었으며, 그 중 일부는 12km에 도달했습니다. 우주 광선은 그 어느 것도 그렇게 침투 할 수 없습니다. Drukier는 흥미로웠다.
전형적인 암흑 물질 탐지기는 비교적 크고 갑작스런 사건에 매우 민감합니다. 그들은 몇 년에 걸쳐 검색을 수행하지만 대부분의 경우 실시간 wimp 탭을 찾고 있습니다. 미네랄은 상대적으로 작고 wimp 상호 작용에 덜 민감하지만 수억 년 동안 진행되는 검색을 나타낼 수 있습니다.
Drukier는“매우 깊은 코어에서 제거 된이 바위 덩어리는 실제로 10 억 년이되었습니다. “당신이 더 깊이 갈수록, 오래된 것입니다. 따라서 갑자기 탐지기를 구축 할 필요가 없습니다. 당신은 땅에 탐지기가 있습니다.”
지구는 고유 한 문제를 제기합니다. 지구는 방사성 우라늄으로 가득 차있어 중성자가 붕괴 될 때 중성자를 생성합니다. 이 중성자는 또한 핵을 두드릴 수 있습니다. Freese는 Paleo-Petectors를 설명하는이 팀의 초기 논문은 우라늄 붕괴에 의해 기여한 소음을 설명하지 않았지만 다른 관심있는 과학자들의 많은 의견으로 인해 돌아가서 수정했다. 이 팀은 2 개월 동안 수천 개의 미네랄을 공부하여 우라늄 붕괴에서 어떤 광물이 분리되어 있는지 이해했습니다. 그들은 최고의 고생물 탐지기가 해양 증발물 (기본적으로 암염) 또는 초소형 암석이라고하는 실리카가 거의없는 암석으로 구성 될 것이라고 주장합니다. 또한 수소가 많은 수소가있는 미네랄을 찾습니다. 수소는 우라늄 붕괴로 인한 중성자를 효과적으로 차단하기 때문입니다.
화석 반동을 찾는 것이 저 질량 Wimps를 찾는 좋은 방법이라고 연구에 참여하지 않은 매사추세츠 기술 연구소의 이론적 물리학자인 트레이시 슬레이저 (Tracy Slatyer)는 말했다.
“당신은 이유없이 핵 점프를 찾고 있지만, 그것을 보려면 어느 정도까지 점프해야합니다. 볼링 공에서 탁구 공을 튕겨 나면 볼링 공이 많이 움직이는 것을 보지 못할 것입니다. 또는 볼링 볼의 움직임이 아주 작은 변화를 감지 할 수 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다. "이것은 새로운 방법입니다."
가장 어려운 실험
관련된 현장 작업은 쉽지 않을 것입니다. 연구는 코어 샘플이 우주 및 태양 복사로부터 보호되는 지하 깊은 곳에서 이루어져야합니다. 그리고 최첨단 나노 이미징은 핵무기의 증거를 해결하기 위해 필요합니다.
Wimps가 관찰 가능한 흉터를 남기더라도 Paleo 탐색의 주요 관심사는 화석 트랙이 실제로 암흑 물질 입자에서 나오도록 할 것이라고 Slatyer는 말했다. 연구원들은 반동이 중성자, 태양의 중성미자 또는 다른 무언가의 작품이 아니라는 것을 확신시키는 데 많은 시간을 소비해야 할 것이라고 그녀는 말했다.
그녀는“그들은 우주 광선에서 방패에 깊이 깊숙이 갈 수 있다는 좋은 사례를 만들어냅니다. 그러나 이것은 제어 시스템이 아닙니다. 이것은 실험실이 아닙니다. 이 암석 퇴적물의 역사를 잘 모를 수도 있습니다. 당신이 그것의 신호를 주장하더라도, 당신은 당신이 어떤 종류의 배경을 보지 못했다고 확신하기 위해 더 많은 일을해야 할 것입니다.”
.Drukier와 Freese는 모두 Paleo-Detectors의 힘이 숫자에있을 수 있다고 말했다. 암석에는 여러 개의 미네랄이 포함되어 있으며, 각각은 원자 핵이 있으며, 이는 다른 방식으로 약탈하는 wimp에서 반동 할 수 있습니다. 따라서 다른 요소는 하나의 핵심 샘플에 싸여 다른 감지기 역할을합니다. 이를 통해 실험 주의자들은 스펙트럼의 반동을보고 증거를 확증하고 잠재적으로 Wimp Mass에 대한 결론을 도출 할 수 있다고 Freese는 말했다. 앞으로, 고생물 검사가 고생물학 자들이 지구상의 생명의 역사를 재구성 할 수있게하는 것처럼, 고생물 검출기는 시간이 지남에 따라 wimp 기록을 제공 할 수도있다.
.SLATYER에게 긴 기록은 태양계가 은하계의 중심 주위에 2,500 만 년 궤도를 만들 때 지구가 수영하는 보이지 않는 재료의 구름 인 은하수의 암흑 물질 후광의 독특한 탐사선을 제공 할 수 있습니다. Slatyer는 은하수의 암흑 물질 Halo가 어떻게 배포되는지 이해하면 물리적 행동에 대한 통찰력을 제공 할 수 있다고 Slatyer는 말했다. 그것은 심지어 암흑 물질이 중력을 넘어서는 방식으로 스스로 상호 작용하는지 여부를 보여줄 수도 있습니다.
"이곳은 이론과 모델링이 여전히 매우 활발한 발전에있는 곳입니다."라고 그녀는 말했습니다.
그러나 그것은 여전히 현실에서 먼 길입니다. Freese와 Drukier는 원래의 증명 Paleo-retector는 먼저 태양 중성미자와 같은 알려진 입자에 의해 남겨진 반동 트랙을 찾을 수 있음을 보여 주어야한다고 말합니다. 그런 다음 그들은이 평범한 반동에서 wimp 트레일을 분리 할 수 있음을 증명해야합니다.
Drukier는“이것은 주요 관점의 변화입니다. “우리는 암흑 물질을 찾을 수 있습니까? 나는 35 년 동안 그것을 찾았다. 이것은 아마도 세계에서 가장 어려운 실험 일 것입니다. 그래서 우리는 운이 좋지 않을 수 있습니다. 하지만 멋지다.”
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 wired.com .
