Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Karanlık Madde, Mevcut Dedektörlerden Mevcut Verilerde Gizlenebilir

10.05.2020
97
Karanlık Madde, Mevcut Dedektörlerden Mevcut Verilerde Gizlenebilir

Mevcut deneylerin dedektörleri ve veri analizi çabaları, gözden kaçmış olabilecek yeni önerilen karanlık madde sinyalleri türlerini araştırmak için yeniden odaklanabilir.

Karanlık madde şimdiye kadar onu bulmak için tasarlanmış her türlü dedektörü yok etti. Uzaydaki büyük yerçekimi ayak izi nedeniyle, karanlık maddenin evrenin toplam kütlesinin yaklaşık yüzde 85’ini oluşturması gerektiğini biliyoruz, ancak bunun neden yapıldığını henüz bilmiyoruz.

Karanlık maddeyi avlayan birkaç büyük deney, saçılma olarak bilinen ve bu etkileşimlerde küçük ışık flaşları ve diğer sinyaller üretebilen bir işlemle atom çekirdeğine çarpan karanlık madde parçacıklarının işaretlerini araştırmıştır.

Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab) ve UC Berkeley’deki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma, enerjileri bu çekirdekler tarafından emilen karanlık madde parçacıklarının sinyallerini yakalamak için yeni yollar önermektedir.

Emilim işlemi, etkilenen bir atoma , elektron gibi daha hafif, enerjik bir parçacığı çıkarmasına neden olan bir tekme verebilir ve karanlık madde parçacığının doğasına bağlı olarak başka sinyal türleri de üretebilir.

Bu görüntü, evrendeki karanlık maddenin evrimini gösteren bir simülasyonla üretildi. Kredi bilgileri: Milennium-II Simulation

Çalışma çoğunlukla, karanlık madde parçacığı bir atomun çekirdeğine çarptığında elektron veya nötrino’nun atıldığı vakalara odaklanmaktadır.

4 Mayıs 2020’de Fiziksel İnceleme Mektupları’nda yayınlanan çalışma, karanlık madde parçacıklarını ve nötrinolarla ilgili süreçleri – çoğu maddeden geçebilen ve değişebilen hayalet, saptanabilir parçacıkları – araştıranlar da dahil olmak üzere mevcut bazı deneylerin yapılmasını önermektedir. farklı şekillerde – emilim ile ilgili bu tür karanlık madde sinyallerini aramak için kolayca genişletilebilir.

Ayrıca, araştırmacılar daha önce toplanan partikül detektörü verilerindeki yeni aramaların muhtemelen bu gözden kaçan karanlık madde sinyallerini artırabileceğini önermektedir.

Berkeley Lab’in Teori Grubu ve UC Berkeley’in Berkeley Teorik Fizik Merkezi’nde, Doktora sonrası araştırmacı olan araştırmanın baş yazarı Jeff Dror, “Bu alanda, WIMP gibi karanlık madde için iyi motive edilmiş adaylar hakkında aklımızda belirli bir fikrimiz vardı” veya zayıf etkileşen büyük parçacık, dedi.

Fotomultiplier tüp dizileri, Güney Dakota’daki Lead’deki Sanford Yeraltı Araştırma Tesisinde montaj sırasında WIMP avı LUX-ZEPLIN deneyi için hazırlanmıştır. Kredi bilgileri: Matt Kapust / SURF

Karanlık madde, parçacık fiziğinin Standart Modelinde kapsüllenmiş olan bilinen temel fizik yasalarının sınırlarını zorlar ve “WIMP paradigmasının Standart Modelde oluşturulması çok kolaydır, ancak uzun süredir bulamadık, “Dror kaydetti.

Dolayısıyla fizikçiler şimdi karanlık madde parçacıklarının saklanabileceği başka yerleri ve elektronlar, protonlar ve nötrinoları içeren fermiyonlar olarak bilinen parçacık ailesine de getirilebilen teorize edilmiş “steril nötrino” gibi diğer parçacık olasılıklarını düşünüyorlar.

Dror, “WIMP paradigmasında küçük değişikliklerle, tamamen farklı bir sinyal türünü barındırmak kolaydır” dedi. “Karanlık maddeyi düşünme şeklimize biraz geri adım atarsanız çok az maliyetle çok büyük bir ilerleme kaydedebilirsiniz.”

UC Berkeley lisansüstü öğrencisi Robert McGehee ve Washington Üniversitesi’nden Gilly Elor ortak yazarlardı.

Araştırmacılar, odaklandıkları yeni sinyallerin aralığının karanlık madde parçacık olasılıklarının bir “okyanusunu” açtığını belirtiyorlar: yani WIMP’ler için düşünülen tipik aralıktan daha hafif kütlelere sahip henüz keşfedilmemiş fermiyonlar. Örneğin steril nötrinoların yakın kuzenleri olabilirler.

Çalışma ekibi, dedektör materyali içindeki çekirdeklerin geri teptiği veya karanlık madde parçacıkları ile çarpışarak sarsıldığı, dedektör tarafından alınabilecek farklı enerji imzaları üreten “nötr akım” olarak bilinen emilim süreçlerini değerlendirdi; ve ayrıca karanlık madde parçacığı olarak birden fazla sinyal üretebilen “yüklü akım” olarak bilinenler çekirdeğe çarpar ve bir geri tepmeye ve bir elektronun fırlamasına neden olur.

Yük akımı süreci ayrıca, diğer partiküllerin bir çekirdekten karanlık madde emilimi tarafından tetiklenen bir tür domino etkisi olarak atıldığı nükleer bozulmayı da içerebilir.


Kaynak: “Fermiyonik Karanlık Maddenin Emiliminden Sinyalleri Doğrudan Tespit Etme”, Jeff A. Dror, Gilly Elor ve Robert McGeheen, 4 Mayıs 2020, Fiziksel İnceleme Mektupları.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.