Araştırmacılar gelecekteki DUNE araştırma projesi aracılığıyla karanlık madde arayışında yeni yaklaşımın ana hatlarını çiziyor

Colorado Eyalet Üniversitesi’ndeki bir araştırmacı, uluslararası Derin Yeraltı Nötrino Deneyi’nde (DUNE) yakında inşa edilecek devasa parçacık dedektörlerini kullanarak karanlık maddeyi tanımlamak ve anlamak için potansiyel bir yaklaşım geliştirdi.

Yeni bir yayınlanmış makale içinde Fizik İnceleme Mektupları Yardımcı Doçent Joshua Berger ve Austin’deki Texas Üniversitesi’nden bir ortak, belirli bir parçacık sınıfının atom çekirdeğiyle etkileşime girmesi durumunda üretilebilecek benzersiz sinyalleri anlatıyor. Spesifik olarak, karanlık madde bir protona çarpıp onu yok ettiğinde açığa çıkan büyük miktarda enerjiyi (parçacık fiziği standartlarına göre) arıyorlar.

Bu enerji salınımı, 2028’de faaliyete geçmesi planlanan büyük ölçekli, son derece hassas DUNE dedektörleri ile görülebilir. Yaklaşımları bu etkileşimleri tanımlamaya yardımcı olabilirse, bulgular karanlık maddenin doğası hakkında bilgi verebilir. evrendeki henüz keşfedilmemiş eksik bileşen.

Berger, karanlık maddenin evrenin kütlesinin ve enerjisinin çoğunu oluşturduğu anlaşılan bir madde olduğunu söyledi. Araştırmacılar bu maddeyi veya onun etkileşimlerini henüz görememiş olsalar da, bunun galaksilerin oluşumu, düzenlenmesi ve genişlemesinde etkili olduğu düşünülen kütleçekimsel çekim nedeniyle var olduğunu biliyorlar. Berger, DUNE’deki dedektörlerin, kendi teorisini kullanarak daha önce mümkün olmayan bir şekilde karanlık maddeye dair kanıtları toplayabileceğinden umutlu olduğunu söyledi.

“Evrenin fiziği hakkında bildiğimiz her şey, maddenin kabaca %85’inin karanlık olduğuna işaret ediyor. Ancak, ondan yansıyan hiçbir ışık olmadığından onu ‘göremezsiniz’ ve bilinen parçacıkların hiçbiri bu maddeyi oluşturmuyor gibi görünüyor. —hiçbir şey yeterince karanlık değil” dedi Berger. “Bu karanlık maddeyi sizi, beni ve evrende görebildiğimiz her şeyi oluşturan maddeden neyin farklı kıldığını bilmek istiyoruz. Evrenin temel yapı taşlarının daha iyi anlaşılmasından bahsediyoruz.”

Berger karanlık maddeyle ilgileniyor olsa da, DUNE deneyi diğer birçok büyük kozmik sorunun yanıtlanmasına yardımcı olacak.

Enerji Bakanlığı’nın Fermilab’ı tarafından yürütülen proje, öncelikle her yerde mevcut olan nötrinoların gizemlerini çözmeyi amaçlıyor. Tamamlandığında tesis, Illinois’den Dünya üzerinden Güney Dakota’daki yaklaşık 800 mil uzaktaki bir yer altı tespit tesisine ışınlanan nötrinoların ilerleyişini izleyecek.

Bu zararsız parçacıkların madde içerisinde bir noktadan diğerine ilerleyişini anlamak ve takip etmek, araştırmacıların Albert Einstein’ın kuvvetlerin birleşmesi hayalini gerçekleştirmesine, patlayan bir yıldızdan çıkan nötrinoları izlemesine veya yıldızların veya kara deliklerin oluşumunu daha iyi anlamasına yardımcı olacaktır.

DUNE işbirliğine 36 ülkedeki 200’den fazla kurumdan 1.400’den fazla bilim insanı ve mühendis katılıyor. Bileşenlerinin seri üretimine başlandı ve her iki dedektörün temelini oluşturan teknolojilerin testleri de sürüyor.