Czy jest lepsze miejsce do poszukiwania ciemnej materii niż w szybie kopalni? Zespół badawczy z University of Florida spędził dziewięć lat na monitorowaniu wszelkich oznak nieuchwytności za pomocą detektorów germanu i krzemu ochłodzonych do ułamka stopnia powyżej zera absolutnego. A wynik? Kilka majgów i pełna determinacji, by dalej szukać.
Sprawę dotyczącą ciemnej materii można docenić, biorąc pod uwagę układ słoneczny, w którym Merkury, aby pozostać na orbicie wokół Słońca, musi poruszać się z prędkością 48 kilometrów na sekundę, podczas gdy odległe Neptune mogą poruszać się z prędkością 5 kilometrów na sekundę. O dziwo, zasada ta nie ma zastosowania w Drodze Mlecznej ani w innych obserwowanych galaktykach. Ogólnie rzecz biorąc, możesz znaleźć rzeczy w zewnętrznych częściach galaktyki spiralnej, która porusza się tak szybko, jak rzeczy znajdujące się blisko centrum galaktyki. To zastanawiające, zwłaszcza że wydaje się, że w systemie nie ma wystarczającej grawitacji, aby utrzymać szybko krążące przedmioty w zewnętrznych częściach - które powinny po prostu odlecieć w kosmos.
Potrzebujemy więc więcej grawitacji, aby wyjaśnić, w jaki sposób galaktyki obracają się i pozostają razem - co oznacza, że potrzebujemy więcej masy, niż możemy zaobserwować - i dlatego przywołujemy ciemną materię. Wywołanie ciemnej materii pomaga również wyjaśnić, dlaczego gromady galaktyk pozostają razem i wyjaśnia efekty soczewkowania grawitacyjnego na dużą skalę, takie jak można zobaczyć w Gromadzie Pocisków (na zdjęciu powyżej).
Modelowanie komputerowe sugeruje, że galaktyki mogą mieć aureole ciemnej materii, ale mają również ciemną materię rozmieszczoną w całej ich strukturze - i razem wzięta, cała ta ciemna materia stanowi do 90% całkowitej masy galaktyki.
Obecnie uważa się, że niewielkim składnikiem ciemnej materii jest barion, co oznacza materiał składający się z protonów i neutronów - w postaci zimnego gazu, a także gęstych, niepromienistych obiektów, takich jak czarne dziury, gwiazdy neutronowe, brązowe karły i osierocone planety (tradycyjnie znany jako Massive Astrophysical Compact Halo Objects - lub MACHO).
Ale nie wydaje się, aby ciemna materia była prawie wystarczająca do wyjaśnienia poszlakowych skutków ciemnej materii. Stąd wniosek, że większość ciemnej materii musi być niebarionowa, w postaci słabo oddziałujących masywnych cząstek (lub WIMP).
Wnioskując, WIMPS są przezroczyste i nie odbijają światła na wszystkich długościach fal i prawdopodobnie nie przenoszą ładunku. Neutrina, które są wytwarzane w obfitości w wyniku reakcji fuzji gwiazd, dobrze by pasowały do rachunku, z wyjątkiem tego, że nie mają wystarczającej masy. Obecnie najbardziej uprzywilejowanym kandydatem do WIMP jest neutrino, hipotetyczna cząstka przewidywana przez teorię supersymetrii.
Drugi eksperyment kriogenicznego poszukiwania ciemnej materii (lub CDMS II) przebiega głęboko pod ziemią w kopalni żelaza Soudan w Minnesocie, która znajduje się tam, więc powinna przechwytywać tylko cząsteczki, które mogą przeniknąć tak głęboko pod ziemię. Detektory stałych kryształów CDMS II poszukują zdarzeń jonizacji i fononu, które można wykorzystać do rozróżnienia między oddziaływaniami elektronowymi - i oddziaływaniami jądrowymi. Zakłada się, że cząstka WIMP ciemnej materii zignoruje elektrony, ale potencjalnie będzie oddziaływać z jądrem.
Zespół University of Florida zgłosił dwa możliwe zdarzenia, które potwierdzają, że ich odkrycia nie mogą być uznane za istotne statystycznie, ale mogą przynajmniej dać pewien zakres i kierunek dalszych badań.
Wskazując, jak trudno jest bezpośrednio wykryć (tj. Jak „ciemne”) są naprawdę WIMP - wyniki CDMS II wskazują, że czułość detektorów musi wzrosnąć.
