보이지 않는 암흑 물질을 사냥하는 과학자들은 그림자를 더 깊이 바라보고 있습니다. 비어있는 거대한 입자 (WIMP)를 상호 작용하는 선호하는 암흑 물질 후보에 대한 검색을 통해 물리학 자들은 이제 가상의 "어두운 섹터"로 전환하고 있습니다. 캘리포니아 대학교 (UCI) 캘리포니아 대학의 이론가 인 조나단 펑 (Jonathan Feng)은“이 개념은 7 년 또는 8 년 동안 침투 해 왔지만 지금은 실제로 앞서 나오고있다”고 말했다.
이번 주에 물리학 자들은 메릴랜드 대학교에서 대학 공원에서 만나 미국 에너지 부 (DOE)가 후원하는 워크숍을 위해 향후 몇 년 동안 계속 될 수있는 1 천만 달러의 암흑 물질 실험에 대한 아이디어를 얻었습니다. 이 노력은 South Dakota의 수석 건설중인 7,600 만 달러의 지하 탐지기 인 Flagship Wimp Search, LZ를 포함한 기관의 현재 실험을 보완 할 것입니다. 그리고 많은 연구자들은 DOE가 어둠의 부문에 집중해야한다고 생각합니다. 워싱턴 D.C.에있는 고 에너지 물리학의 Doe의 부국장 인 Jim Siegrist는 Doe의 암흑 물질에 대한 검색의 격차를 메우는 것이 목표는 우주 문제의 85%를 차지하는 것이 목표라고 말합니다.
1980 년대에 꿈을 꾸었던 Wimps는 한때 암흑 물질의 완벽한 후보처럼 보였고, 이는 눈에 보이는 우주를 중력으로 형성합니다. WIMP는 양성자보다 수백 배의 무게가 있고 중력과 약한 원자력을 통해서만 상호 작용합니다. 간단한 계산에 따르면 "Wimp Miracle"으로 알려진 판매 지점 인 오늘날 빅뱅에서 남아 있어야합니다. 또한, WIMP는 알려진 입자의 표준 모델에서 주요 기술적 문제를 해결하는 개념 인 많은 버전의 초대칭에서 자연스럽게 나타납니다. 그러나 물리학 자들은 아직 지하 탐지기에서 원자 핵에 부딪 치는 Wimp를 감지하지 못했습니다. 그리고 세계에서 가장 강력한 원자 스매커 인 스위스의 대형 Hadron Collider (LHC)는 초대칭 또는 Wimps의 흔적을 보지 못했습니다.
노쇼로 인해 물리학 자들은 어두운 부분으로 향했다. 그들은 암흑 물질이 표준 모델에 다루어진 단일 거대한 입자가 아니라 알려진 입자와의 연결된 연결을 가진 수많은 가벼운 입자와 힘으로 구성 될 수 있다고 추측한다 (그림 참조). 예를 들어, 친숙한 우주에서, 질량이없는 광자는 전자기 힘을 전달합니다. 다크 섹터에서 거대한 어두운 광자는 어두운 버전의 전자기를 전달할 것입니다. 이론가들은 일반적으로 평범하고 어두운 광자가 미묘하게 얽히거나 "혼합"될 것으로 기대합니다. 그렇다면 일반적으로 고 에너지 광자를 생성하는 입자 상호 작용은 대신 어두운 광자를 생성합니다.
Higgs Bosons와 Neutrinos는 Dark Sector와 비슷하게 연결됩니다. 이 포털 덕분에 유아 우주는 wimp 기적에서와 마찬가지로 적절한 양의 암흑 물질을 생산해야합니다.
어두운 섹터 입자는 양성자의 질량보다 WIMP보다 훨씬 가벼울 것이므로 물리학 자들은 LHC의 에너지가 존재하도록 할 필요가 없습니다. 훨씬 낮은 에너지이지만 강렬한 전자 빔이 트릭을 수행 할 수 있습니다. 전자가 견고한 표적으로 충돌하면 풍부한 광자를 방출하고 때로는 어두운 광자를 생성 할 수 있습니다.
그림자에서버지니아 주 뉴 포트 뉴스에있는 Thomas Jefferson National Accelerator 시설의 CEBAF (Continuous Electron Beam Accelerator Facility)는 이러한 고정 된 목표 실험을 지원합니다. 2010 년에 CEBAF의 A 프라임 실험에 대한 물리학 자들은 성공하지 않고 검색했습니다. 작년에 무거운 광자 검색의 물리학 자들은 Cebaf를 사용하여 다시 시도했습니다. 향후 가속기 실험에서 물리학자는 단순히 산란 전자를 대신 추적 할 수 있으며, 전자 궤적에서 독특한 꼬임을 찾고있어 어두운 광자가 방출 될 때 발생할 수 있습니다.
또는 Wimp 탐지기와 마찬가지로 물리학자는 지구의 근처에서 표류하는 어두운 부문 입자를 감지하려고 시도 할 수 있습니다. WIMP는 무겁기 때문에 물리학 자들은 액체 크세논과 같은 무거운 원자 핵의 반동을 찾아서 검색합니다. 이 기술은 훨씬 가벼운 다크 섹터 입자에 효과가 없으며 볼링 볼에서 탁구 공과 같은 무거운 핵을 튀어 나옵니다.
대신, 물리학 자들은 캘리포니아의 로렌스 버클리 국립 실험실의 이론가 인 캐서린 Zurek은 아마도 기존의 wimp 탐지기와 유사한 장치에서 삐걱 거리는 전자의 반동을 찾을 수 있다고 말했다. 또는 그들은 "초 유체"헬륨에서 광 핵의 욕구를 만들 수 있으며 충돌로 인해 트리거 된 작은 양자 진동을 찾을 수 있습니다. 또 다른 옵션은 초전도 금속에서 자유 유동 전자 쌍의 파손을 찾는 것입니다. Zurek은 빛의 암흑 물질 입자가 Wimps보다 더 많기 때문에, 이들에 대한 탐지기는 Wimp 탐지기보다 훨씬 작고 저렴할 수 있다고 말했다. LZ는 7 톤의 액체 크세논을 포함하는 반면, 빛의 암흑 물질 입자에 대한 탐지기는 무게의 킬로그램을 할 수 있다고 추정합니다.
.워크숍 후, 물리학 자들은 앞으로 몇 달 동안 고려할 백서에 아이디어를 배치 할 것입니다. 어떤 사람들은 대행사가 "삽 준비된"실험, 특히 꼬인 궤도 방법으로 어두운 광자를 찾는 가속기 기반 노력을 신속하게 장착하기를 희망합니다. UCI 이론가 인 Timothy Tait는“천만 달러에 정말 좋은 탐지기를 만들어 기존 가속기 옆에 놓을 수 있습니다. 다른 사람들은 실험을하는 데 시간이 더 걸리더라도 빛의 암흑 물질을 직접 탐지하는 기술을 개발하는 것을 선호합니다. Zurek은“이 R &D가 프로그램의 일부가되기를 바랍니다.
캘리포니아 멘로 파크에있는 SLAC National Accelerator Laboratory의 이론가 인 Joanne Hewett는 Doe가 단일 실험뿐만 아니라 어두운 부문을 조사하기위한보다 포괄적 인 10 ~ 15 년 프로그램을 시작할 수있는 기회를 포착하기를 희망한다고 말했다. 이러한 실험은 "매우 중요한 범위를 다루고 저렴합니다"라고 그녀는 말합니다. "그것은 실제로 그것들을해야 할 실험을해야합니다."
