A la caza de la materia oscura

Lástima de los pobres de los físicos, de los que buscan la oscuridad de la materia exótica la substancia, de la que se compone de aproximadamente un cuarto del total de la sustancia en el espacio, se comunica con el resto del Universo sólo a través de la gravedad y la interacción débil. Y la semana no pasa sin que una nueva alusión a la materia oscura no se burlaba de físicos, habiendo surgido en la frontera de sesgo estadístico y, a continuación, исчезнув, rompiendo sus esperanzas.

Para búsquedas de materia oscura ponen una enorme cantidad de experimentos, una de letras de la sopa de siglas, y cada uno usa su técnica y la tecnología. Así que aquí físicos que comienza tenemos que buscar algo exactos de las propiedades que les son desconocidos. El problema es que a pesar de que en varios experimentos se han detectado posibles indicios de materia oscura, que no concuerdan entre sí. Si aplicar los resultados de diferentes experimentos de diferentes colores en una sola gráfica, se verá cómo el arte abstracto.
 






Hace 6 años juan kolar de la universidad de chicago fue lleno de esperanza en la pronta detección de materia oscura. Pero cada uno de los sucesivos resultado, parecía, se refirió en una nueva dirección. No es de extrañar que su informe se inicia, ligeramente parafraseando a "el Gran lebowski": "Nos нигилисты, lo que no creemos".

"En los últimos años parece que hemos гоняемся por su propia cola", dijo el kolar en la entrevista.

La buena noticia es que es posible, algo nuevo наклевывается. La física se ven los signos en los cielos y en la tierra, y están buscando otros signos en el Gran colisionador de hadrones (lhc), que también participa en la caza de la materia oscura. El susurro de la materia oscura, se hace más fuerte, y con varias señales, al parecer, comienzan a encajar. Las malas noticias son que estos indicios hasta ahora no están de acuerdo, y cada uno de ellos es demasiado débil, como dice catherine Цюрек [Kathryn Zurek] de la universidad de michigan. Muchos científicos se muestran escépticos acerca de lo que los indicios de materia oscura en general se puede encontrar. Algunos son totalmente adicto a las nihilismo, como kolar, que dijo: "es Difícil no ser нигилистом teniendo en cuenta cómo se desarrollan los acontecimientos".
 

La misteriosa materiaBásica visible de la materia – los planetas, las estrellas, las galaxias, todo lo demás es sólo el 4,9% de todo lo que hay en el Universo. La mayor parte de ésta, el 68,3%, se compone de la energía oscura, responsable de la acelerada expansión del cosmos. El resto – el 26,8% de materia oscura.

Si la física y no saben exactamente qué es la materia oscura, en la existencia de un seguro. El concepto surgió en el año 1933, cuando fritz Цвики analizó la velocidad de las galaxias en una multitud y llegó a la conclusión de que la fuerza gravitacional ejercida por la materia visible, no puede retener la galaxia, que se mueven a grandes velocidades de escape de la acumulación. Décadas más tarde, Vera rubin y kent ford encontrado una demostración más de la "materia oscura" Цвики, observando las estrellas que giran en el borde de las galaxias. Las estrellas debían moverse más despacio, más lejos que están del centro de las galaxias, así como los planetas exteriores de nuestro sistema Solar se mueven más lentamente alrededor del Sol. En lugar de ello externas de la estrella se movían tan rápido como las estrellas que se encontraban más cerca del centro, pero el galaxy no se vino abajo. Algo adicional a la atracción gravitatoria.

La materia oscura no era la única explicación. Tal vez tenía que arreglar эйнштейновскую el modelo de gravedad. Se ha propuesto un montón de modelos alternativos, tales como MOND (modificado de newton dinámica). Rubí y de la misma una vez se inclinaba a esto, y hablaba en una entrevista con el New Scientist en el año 2005, que "era la opción más atractiva que el universo, lleno de un nuevo tipo de субъядерных de partículas".




La masa total de las galaxias, la acumulación de Bala resulta mucho menor que el peso de las dos nubes de clúster, compuestas por gas caliente, el emisor de rayos x (marcado en rojo). Azules de la materia, aún más masivo que todas las galaxias y nubes juntos, indican la distribución de la materia oscura

Pero la naturaleza de la periferia de nuestras preferencias estéticas. En 2006, la sorprendente imagen de la acumulación de Bala (1E 0657-56) supuso un punto nal. En él se veía a dos galaxias, celebradas el uno a través del otro, y sus gases, encontrando, crearon una onda de choque en forma de bala. Los resultados de los análisis fueron sorprendentes: el gas caliente (una materia), se ha acumulado en más densos de la educación en el centro, donde ocurrió la colisión, y por otro lado скапливалось lo que podría ser sólo "materia oscura". En caso de colisión de cúmulos de materia oscura se ha pasado de parte a parte, ya que muy rara vez se comunica con el convencional de la materia.

"Creo que en este momento podemos estar seguros de la existencia de la materia oscura", dice dan hooper, un físico de la universidad de chicago. "Hasta donde yo sé, ninguna modificada de la teoría de la gravedad de esto no se explica".

Una candidata a partículas de materia oscura – la clase débilmente interactuantes masivos de partículas WIMP, similar a la de la otra субатомную de la partícula, el neutrino, que rara vez se comunica con otra materia. Después de abrir el bosón de higgs ha terminado una era de la física de partículas, y la atención del público se mueve a un nuevo gran descubrimiento. Cosmólogo michael turner de la universidad de chicago dijo que considera la década de la década de WIMP.
 

Señal/ruido dela Mayoría de los teóricos inicialmente estaban a favor de la opción con graves WIMP, y pensaban que la materia oscura se compone de partículas de una masa de alrededor de 100 Gev. La masa de las partículas subatómicas se miden en unidades de masa-energía, el electrón-voltios. Por ejemplo, la masa del protón es igual a 1 Gev. Pero las últimas pruebas como admiten la opción de los pulmones de partículas, en el que su masa se encuentra en el intervalo de 7 a 10 Gev. Debido a esto, registrar directamente en difícil, ya que muchos de los experimentos se basan en la medición de retroceso del núcleo.

Estos experimentos se llevan a cabo normalmente por debajo de la superficie para una mejor filtrar los rayos cósmicos, que se puede confundir fácilmente con las señales de materia oscura. En ellos participa con un detector cuidadosamente seleccionados de destino del material, por ejemplo, германием o кремниевыми cristales, o líquido xenn. A continuación, la física esperan raros los casos de colisión de partículas de materia oscura y de los núcleos de los átomos de material objetivo. Esto debe dar lugar a la aparición de brotes de la luz, y si son muy brillantes, sus escribirá el detector.

Y esto significa que para la detección de partículas de materia oscura debe tener suficiente energía para que en caso de colisión con un núcleo de emitir una señal que supere el umbral de sensibilidad del detector. Ligeros y WIMP hará que sea menos probable. Nilo Вейнер de la universidad de nueva York dice que la diferencia en los escenarios de WIMP es el mismo, como la diferencia entre los enfrentamientos de dos bolas de boliche y de la bola de ping-pong con la bola de boliche. "Кинетически pesado de la partícula es mucho más fácil de soportar este tipo de energía, que fácil", dice.

Como la física busca de la materia oscura? Observan picos en recogidos por los detectores de datos. La intensidad de la señal depende del número de estadísticos estándar de las desviaciones, o sigma, de la que se espera fondo de valores. Esta métrica se compara a menudo con una moneda que cae решкой varias veces seguidas. El resultado en tres sigmas – ya seria la alusión, el equivalente a la precipitación de las monedas de una parte a nueve veces seguidas.

Muchas de esas señales se atenúan o desaparecen, pasando a ser estadísticamente menos importantes con la aparición de nuevos datos. El estándar de oro de la apertura de cinco sigma, el equivalente de la desembocadura de 21 cruces consecutivos. Si varias personas a la vez подкидывают monedas, y todos cae la cara varias veces–, o algunos de los experimentos encuentran la señal en tres sigmas en una masa de la burbuja, incluso improbable, el resultado se vuelve posible.

Algunas pistas sobre la materia oscura se encuentran en una área de 2,8 sigma. "Todos estos prometedores resultados pueden ser rechazados por semana", dijo matthew buckley Nacionales acelerando el laboratorio. Enrico Fermi (Фермилаб). – Pero esas cosas siempre empiezan con alusiones. A la hora de recopilar más datos, la alusión se hace estadísticamente más significativo".

El ruido de fondo dificulta la tarea. "Está buscando la "señal". "El fondo" es todo lo que recuerda de su señal y difícil de encontrar", escribió matthew Страслер, un físico de Ратгерского de la universidad, en el blog en julio de 2011. Más tarde, él añadía: "Si no tener en cuenta un pequeño fondo, suele ser incluidos en la forma de más baja energía de las colisiones, que serán muy fáciles de recordar WIMP. En otras palabras, la fácil, la materia oscura se ve exactamente como erróneo de la señal".

Страслер comparó la tarea de intentar encontrar un grupo de gente repleta de personas de la sala. Si tus amigos van a llevar el mismo color rojo brillante chaquetas, y el resto de la ropa de otros colores, encontrar la señal va a ser fácil. Si otras personas también serán de color rojo brillante chaquetas, casual la acumulación de los extraños, se oculta en la señal. Imagine que usted es un mal evaluado el número de personas en chaquetas rojas, o incluso que eres daltónico. En cualquiera de estos casos, se hace una conclusión errónea: que ha encontrado a sus amigos, cuando en realidad la señal sea accidental de la acumulación de los extraños.
 

La prueba de hoy en día,a Pesar de estas tareas, diversos experimentos han llevado a algunos prometedor, aunque controversial, los resultados. Hace más de diez años el experimento DAMA/LIBRA (la búsqueda de la materia oscura con la ayuda de un detector en иодиде de potasio con la adición de talio), situado en las profundidades de las montañas del gran sasso d'italia en el centro de italia, descubrió pequeñas fluctuaciones en el número de colisiones por año. Un grupo de científicos ha declarado que ha descubierto la partícula de materia oscura en forma fácil WIMP con un peso de aproximadamente 10 Gev.

DAMA/LIBRA

Otros de la física expresaron serias dudas. Aunque la señal de el DAMA/LIBRA realmente era, podía ser el testimonio de otra cosa. No es ayudado por el hecho de que en otro experimento, XENON10, situado en las entrañas de la misma montaña, y no pudimos detectar una señal en la misma energético medio. Lo mismo sucedió con el experimento de la CDMSII, celebrada en el silencio de la mina en el año sudán, minnesota. Ambos de los últimos en el experimento eran lo suficientemente sensibles para detectar la señal de esa energía, si el resultado de la DAMA/LIBRA realmente se refería a la energía oscura.

Otro experimento, CRESST, se registró la señal. Pero él no es totalmente coincida con la señal de DAMA/LIBRA, y su análisis no pudo tener en cuenta todos los posibles ruidos de fondo, que podría emular la señal deseada. Además, DAMA/LIBRA provocó la irritación de los científicos, al negarse a compartir los hallazgos con el público, con el fin de que ellos puedan aprender de otros.

Al examinar las diferencias entre los experimentos a menudo hierven de la pasión. "A veces lo que vas a hacer un informe sobre la materia oscura, y todo termina de la lucha", dijo buckley.

Pero el resultado de la italiana, un grupo de científicos ha demostrado ser bastante resistente. Kolar, junto con otros fervientes críticos de demostrar la falsedad de los descubrimientos de DAMA/LIBRA, ademas de que su experimento, llamado CoGeNT. En 2011, este plan se ha deshecho, porque el análisis preliminar de los datos CoGeNT confirmó los resultados.

"Hemos construido CoGeNT con la intención de exponer la DAMA, y ahora de repente atrapado en el mismo espacio de parámetros", dice kolar. Sin embargo, debido a un incendio en una mina de sudán, en la que tuvo lugar el experimento original de la apertura de la obtuvieron con datos que abarcan un período de tan sólo 15 meses. Y muestran otra señal en el 2,8 sigma. Ahora el equipo Колара analiza los datos recibidos por los tres años del experimento, que debe reforzar esta señal – si él es real.




El Experimento CoGeNT

Las dudas no han desaparecido. Los resultados de CDMSII muestran tres eventos de la zona en 10 Gev. Dos años antes de ello, en CDMSII se registraron dos eventos similares a la materia oscura, pero después de un cuidadoso análisis, los hicieron. Esta vez, "hemos tenido tres claras de eventos", dice Цюрек.

"Si alguien vio a la materia oscura, se veía que ella es así", dice. Pero debido a que todavía están en la frontera de 2,8 sigma, "nadie creería que tres de estos eventos ocurrieron debido a la materia oscura, hasta que no ve nadie". El último testimonio que ya llevó a los físicos con XENON10 revisar sus análisis, y para concluir, que, erróneamente, rechazó las insinuaciones de sus pulmones WIMP, detectados en la DAMA/LIBRA.

De repente la opción de pulmón WIMP resulta menos probable, y se apoya en un cumple Хупером análisis de rayos gamma, испущенных desde el centro de nuestra vía láctea, que demuestren que las alusiones a la señal de la materia oscura, que corresponde a 10 Gev.

Pero no es la única opción. WIMP sin interesante de la dinámica – ¿cuál sería la masa de la que sea – sólo la opción más simple de la materia oscura. Puede haber varios tipos de partículas de materia oscura, con diferentes tipos de interacciones a través de las oscuras fuerzas que componen una "dark sector" del Universo, que los teóricos están empezando a explorar. Вейнер considera que el modelo con la fuerza oscura – "el más recto manera de explicar algunas de estas anomalías", pero advierte de que hasta experiencial y de demostración ni de lejos. Цюрек está de acuerdo: "En principio, podemos escribir cualquier número de teorías, pero la naturaleza tendrá que elegir sólo una", dice.

Cuando podremos saber si son reales todos estos indicios? Puede ser, en el plazo de un año, puede ser, tendrá que esperar mucho más tiempo. Sin embargo, la física, tratando de encontrar la materia oscura, poco pueden tropezar con más pragmáticas y limitaciones: la reducción en el presupuesto. Para las búsquedas es importante la variedad de experimentos. "Porque no sabemos por qué la física de partículas de materia oscura se comunica con la normal, varios experimentos minimizan la posibilidad de perder la materia oscura debido a una mala elección, y si en unos experimentos que entonces se puede descartar modelos teóricos mucho más rápido", dijo buckley. Sin embargo, todos los experimentos tienen la obligación de reportar los resultados al departamento de energía de estados unidos, y capaces de sobrevivir a sólo 2-3 de ellos.

"El departamento lleva el orden, dice kolar. – La diversidad es buena, pero la cantidad de dinero es limitado. Si se construyen los detectores no servirá de resultados, será muy difícil encontrar la motivación para continuar". publicado

P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©

Fuente: geektimes.ru/post/286072/

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