Pengesan XENON1T, pencarian terbesar bagi benda gelap "berat", menolak adanya bentuk cahaya dari bahan gelap dan "meraba" petunjuk pertama mengenai kewujudan zarah berat zat misteri yang tidak dijangka ini, kata peserta projek pada sidang media di makmal Itali Gran Sasso.
“Sejauh ini, hanya satu perkara yang dapat dikatakan - zarah terkutuk ini masih bersembunyi dari kita. Di satu pihak, kami tidak menemui jejak keberadaannya dalam jisim sehingga 200 GeV. Sebaliknya, model kami tidak mengecualikan kewujudan WIMP yang lebih berat. Kami juga mempunyai petunjuk mengenai hal ini dalam data, walaupun kepentingan statistiknya kecil - hanya satu sigma, dan saya ingin percaya bahawa ini bukan kemalangan,”kata Elena Aprile, wakil rasmi kolaborasi XENON1T.
Dunia di sebalik layar gelap
Sejak sekian lama, para saintis percaya bahawa Alam Semesta terdiri daripada perkara yang kita lihat, dan yang menjadi asas bagi semua bintang, lubang hitam, nebula, kelompok debu dan planet. Tetapi pemerhatian pertama mengenai kelajuan pergerakan bintang di galaksi berdekatan menunjukkan bahawa bintang-bintang di pinggirnya bergerak di dalamnya dengan kelajuan yang sangat tinggi, yang kira-kira 10 kali lebih tinggi daripada pengiraan berdasarkan jisim semua bintang di dalamnya.
Sebabnya, menurut para saintis hari ini, adalah apa yang disebut bahan gelap - bahan misteri, yang menyumbang sekitar 75% jisim jirim di Alam Semesta. Biasanya, setiap galaksi mempunyai kira-kira 8-10 kali lebih banyak bahan gelap daripada sepupunya yang kelihatan, dan benda gelap ini menahan bintang di tempat dan menghalangnya daripada berselerak.
Hari ini, hampir semua saintis yakin akan kewujudan bahan gelap, tetapi sifatnya, selain pengaruh gravitiinya yang jelas pada galaksi dan kelompok galaksi, masih menjadi misteri dan menjadi topik kontroversi di kalangan ahli astrofizik dan ahli kosmologi. Untuk masa yang lama, para saintis menganggap bahawa ia terdiri daripada zarah superheavy dan "sejuk" - "wimps", yang tidak menampakkan diri dengan cara apa pun, kecuali untuk menarik kumpulan jirim yang kelihatan.
Para saintis berusaha mencari zarah seperti itu hari ini menggunakan alat pengesan bawah tanah raksasa yang penuh dengan xenon yang benar-benar tulen. Inti atom gas mulia, seperti yang diasumsikan oleh saintis sebelumnya, harus berinteraksi dengan "WIMP" dengan cara yang istimewa, yang dapat dikesan dengan memerhatikan kilatan cahaya di dalam xenon cair.
Video promosi:
Selama dua dekad yang lalu, saintis telah mencipta kira-kira selusin alat pengesan seperti itu dengan jumlah dan jisim yang semakin meningkat, tidak ada yang dapat mengesan jejak interaksi xenon-WIMP. Harapan khusus disematkan pada projek XENON1T - alat pengesan yang dibina di makmal Itali Gran Sasso pada tahun 2014 dan mengandungi catatan sebanyak 3.5 tan xenon, yang kira-kira 10 kali ganda daripada jumlah pesaingnya.
Kunci untuk alam semesta
Hasil pertama, yang dikemukakan oleh pasukan XENON1T pada bulan November tahun lalu, sekali lagi ternyata "sifar" - pasukan yang terdiri daripada lebih dari seratus ahli fizik dari 21 negara di dunia tidak dapat menemukan jejak yang signifikan mengenai keberadaan "WIMPs" dalam pelbagai massa dan tenaga.
Aprile dan rakan-rakannya hari ini membentangkan hasil analisis kumpulan data penuh, yang secara umum mengesahkan penemuan awal mereka, dengan beberapa pengecualian kecil. Seperti yang diperhatikan oleh para saintis, mereka berjaya mengecualikan kemungkinan adanya "WIMP" cahaya dengan jisim dari 6 hingga 30 GeV, dan hampir tidak ada peluang untuk mengesan zarah dengan jisim hingga 200 GeV.
Sebaliknya, data yang mereka kumpulkan tidak bertentangan dan, menurut Aprile sendiri, menunjukkan bahawa zarah zat gelap sebenarnya mempunyai jisim yang jauh lebih tinggi daripada yang difikirkan sebelumnya oleh ahli fizik.
Tugas kita sekarang sangat sederhana - kita hanya perlu terus memerhatikan, dan pada masa yang sama menurunkan tahap kebisingan dan meningkatkan kepekaan. Sepertinya saya, kita akan dapat pergi ke VIMP setelah pengemaskinian pengesan seterusnya, atau akhirnya kita akan menutup persoalan mengenai keberadaan mereka,”sambung ahli fizik itu.
Menurutnya, para peserta XENON1T sudah mengumpulkan versi baru dari alat pengesan, massa xenon di mana akan meningkat menjadi empat tan, dan tahap gangguan akan dikurangkan sekurang-kurangnya 10 kali. Pemasangannya akan selesai tahun ini, dan ia akan menerima data saintifik pertama pada pertengahan 2019.
