IS - OBSERVATORIET

Hvor­for bo­rer for­ske­re sig ned i Syd­po­len på jagt ef­ter mørk ma­te­rie?

Videnskabens Største Mysterier - - Rummet Mørk Materie Og Energi -

+Icecu­be Neut­ri­no Ob­ser­va­tory­er fin­des 1,5-2,5 ki­lo­me­ter un­der An­tark­tis-isen på et 1 kva­drat­ki­lo­me­ter stort om­rå­de. Der er 5.100 fod­bold­sto­re te­lesko­per ind­lej­ret i isen. Te­lesko­per­ne er indstil­let til at re­gi­stre­re hø­je­ner­gi-neut­ri­no­er. For­ske­re valg­te dis­se ek­stre­me for­hold, for­di de gi­ver den bed­ste chan­ce for at op­da­ge neut­ri­no­er. For­di de­tek­to­rer­ne er dybt be­gra­vet i isen, er der rin­ge ri­si­ko for, at an­dre par­tik­ler vil “snav­se” re­sul­ta­ter­ne. I novem­ber 2013 op­da­ge­de Icecu­be 28 neut­ri­no­er fra rum­met. Dis­se par­tik­ler op­fø­rer sig an­der­le­des end dem, der fin­des an­dre ste­der på Jor­den og kan be­vi­se , at mørk ma­te­rie kan væ­re til ste­de i stjer­ner­ne.

Astro­no­men Sin­clair Smith fandt be­vis på mørk ma­te­rie i 1936. Desvær­re dø­de han to år se­ne­re, kun 39 år, og hans ar­bej­de er min­dre kendt end Zwi­ck­ys.

ma­te­rie-par­tik­ler kendt som WIMP’S (We­akly In­te­ra­cting Mas­si­ve Par­ti­c­les). Dis­se svagt vek­sel­vir­ken­de, mas­si­ve par­tik­ler er i øje­blik­ket man­ge for­ske­res fa­vo­rit­for­kla­ring på, hvad mørkt stof er, og hvis te­o­ri­en er kor­rekt, pas­se­rer de gen­nem jor­den he­le ti­den.

Dis­se par­tik­ler er an­tiso­ci­a­le - WIMP’S ned­la­der sig sjæl­dent til at in­ter­a­ge­re med det nor­ma­le stof i over 100 ga­lak­ser.

HØJ IND­SATS

Ef­ter­som de hå­be­de at fan­ge dis­se par­tik­ler, in­stal­le­re­de Mck­in­sey og hans team en tank med fly­den­de xenon, af­kø­let til -100 ° C i en hu­le mi­nen. De­tek­to­rer, som kan re­gi­stre­re even­tu­el­le lys­glimt, om­slut­ter væ­sken.

“Hvis en WIMP kol­li­de­rer med et af vo­res xeno­na­to­mer, vil ato­met gå gen­nem væ­sken og sti­mu­le­re an­dre, hvil­ket får dem til at væ­re selvly­sen­de”, si­ger Mck­in­sey.

Det før­ste Lux-re­sul­tat kom i ok­to­ber 2014, men det kun­ne ik­ke gi­ve sik­ker do­ku­men­ta­tion for Wimp-in­ter­ak­tio­ner. Men be­stræ­bel­ser­ne fort­sæt­ter - og ind­sat­sen er høj.

“At fin­de mørkt stof vil­le væ­re fan­ta­stisk,” sag­de Mck­in­sey. “De fle­ste fy­si­ke­re er eni­ge om, at det vil­le væ­re stør­re end op­da­gel­sen af Hig­gs­par­ti­kel.”

Med en så­dan mu­lig be­løn­ning er Mck­in­seys hold ik­ke det ene­ste på ud­kig ef­ter mørkt stof uven­te­de ste­der - for­sker­ne sø­ger vir­ke­lig i jor­dens ud­kants­om­rå­der. Icecu­be er så­le­des et eks­pe­ri­ment ud­ført 2,5 ki­lo­me­ter un­der den tyk­ke An­tark­tis-is. “Det er så koldt, at kon­struk­tion og mon­ta­ge kun kan fin­de sted fra novem­ber til ja­nu­ar hvert år,” si­ger pro­fes­sor Su­bir Sar­kar fra Ni­els Bo­hr In­sti­tut i Kø­ben­havn. Hel­dig­vis kan an­læg­get be­tje­nes ek­ster­nt nu, hvor det er byg­get. Sar­kar og hans kol­le­ger ja­ger par­tik­ler kal­det neut­ri­no­er, som de tror er skabt af WIMPS in­de i so­len. “So­len har støv­su­get alt op i fem mil­li­ar­der år,” si­ger Sar­kar. Hvis to WIMP’S mø­des i so­len, vil de bli­ve øde­lagt og ska­be en ka­ska­de af par­tik­ler, her­un­der neut­ri­no­er. Ik­ke de­sto min­dre vil kun neut­ri­no­er lyk­kes med at kom­me ud af so­len uden at bli­ve gen-ab­sor­be­ret. So­len ska­ber neut­ri­no­er på an­dre må­der - men - vig­ti­ge­re - de, der er skabt ved mørk ma­te­rie,

Før WIMP’S var det MACHO’S.

For­ske­re tro­e­de, at dis­se Mas­si­ve Com­pa­ct Ha­lo Ob­jects be­stod af him­mel­le­ge­mer som sor­te hul­ler, hvil­ket kun­ne for­kla­re den ek­stra tyng­de­kraft, der fin­des i nog­le ga­lak­ser.

”AT FIN­DE MØRK MA­TE­RIE VIL VÆ­RE STORT, STØR­RE END OP­DA­GEL­SEN AF HIGGS- PARTIKLEN.” Pro­fes­sor Da­ni­el Mck­in­sey YA­LE UNI­VER­SI­TY

er me­re kraft­ful­de og der­for let­te at iden­ti­fi­ce­re. ( Se Rum­met, si­de 13).

For­søg på at fin­de be­vi­ser på WIMP’S ud­fø­res ik­ke ba­re på jor­den - et eks­pe­ri­ment fin­der sted næ­sten 400 ki­lo­me­ter over vo­res ho­ve­d­er. I 2011 blev det 1.5 mil­li­ar­der-dol­lar dy­re Alp­ha Mag­ne­tic Spectro­me­ter (AMS-02) sendt til den in­ter­na­tio­na­le rum­sta­tion ISS. Li­ge­som med neut­ri­no­er fo­re­stil­ler man sig, at WIMP par­tik­ler, der de­stru­e­res, dan­ner par­tik­ler kal­det po­si­tro­ner, hvil­ke for­ske­re for­ven­tes at fin­de i sto­re mæng­der. I april 2013 vi­ste de før­ste resultater fra Ams-02-grup­pen en for­ven­tet mæng­de po­si­tro­ner, men man måt­te sta­dig ude­luk­ke an­dre kil­der end mørkt stof.

SKJUL­TE KRÆFTER

Trods al­le dis­se an­stren­gel­ser er mørk ma­te­rie sta­dig svær at fan­ge – og den er ik­ke den do­mi­ne­ren­de be­stand­del i uni­ver­set . Mørk ma­te­rie me­nes at ud­gø­re kun 27 pro­cent af uni­ver­set. Da det al­min­de­li­ge stof teg­ner sig for fem pro­cent, er spørgs­må­let, hvad re­sten af uni­ver­set be­står af. Vi­den om, at den mørke og den al­min­de­li­ge ma­te­rie teg­ner sig for kun en tred­je­del af uni­ver­set, kom så sent som i 1998. To grup­per af astro­nau­ter brug­te eks­plo­de­ren­de stjer­ner, kal­det su­per­nova­er, til at må­le, hvor hur­tigt uni­ver­set blev ud­vi­det, med for­vent­ning om, at de kun­ne vi­se, hvor­dan ud­vi­del­sen af­tog og til­træk­nings­kraf­ten fra ga­lak­ser­ne skab­te øget mod­stand. De tog fejl.

Op­da­gel­sen af, at ud­vi­del­sen - i mod­sæt­ning til hvad man tro­e­de - fak­tisk steg, gav Saul Per­l­mut­ter, Bri­an Sch­midt og Adam Riess No­bel­pri­sen i fy­sik i 2011. De indså, at nog­le an­dre, usyn­li­ge kræfter måt­te udø­ve mod­sat gravi­ta­tion og dri­ve uni­ver­set med en sti­gen­de ha­stig­hed. Med hen­vis­ning til den for­længst etab­le­re­de fæt­ter blev fæ­no­me­net kaldt “mørk ener­gi”. Men hvad er det?

“Den enkleste for­kla­ring er re­la­te­ret til tan­ken om, at der er ener­gi for­bun­det med tomt rum,” si­ger Dr. Jo­nat­han Pear­son ved Durham Uni­ver­si­ty.

Den mær­ke­li­ge egen­skab er, at tæt­he­den (hvor me­get der fin­des pr.

Al­min­de­lig ma­te­rie kal­des og­så ”bary­o­nisk”.

Or­det ”bary­on” kom­mer fra det græ­ske ord for ”tungt”.

” DEN ENKLESTE FOR­KLA­RING ER, AT DER ER ENER­GI FOR­BUN­DET MED ET TOMT RUM.” Dr. Jo­nat­han Pear­son DURHAM UNIVERSITETET

are­a­len­hed) i den­ne ener­gi sy­nes kon­stant, så det er of­te om­talt som “kos­mo­lo­gisk kon­stant” (se Ge­niets Fejl­ta­gel­ser til høj­re). Når uni­ver­set ud­vi­des og rum­met bli­ver stør­re, vil mæng­den af den­ne ener­gi og­så sti­ge. På et tid­ligt sta­di­um, da uni­ver­set var ret kom­pakt, vandt tyng­de­kraf­ten over fæ­no­me­net “kos­mo­lo­gisk kon­stant”. Men som uni­ver­set ud­vi­de­de sig, star­te­de den­ne mørke ener­gi med at do­mi­ne­re, og nu træk­ker den me­re og me­re i kos­mos , på trods af, at tyng­de­kraf­ten kæm­per imod , så godt den kan.

Der er dog et pro­blem. Når astro­no­mer sam­men­lig­ne den ener­gi, de me­ner fin­des, med mæng­den af ener­gi, der kræ­ves for at dri­ve uni­ver­set med den ob­ser­ve­re­de ha­stig­hed, så ad­skil­les da­ta­e­ne sig med en fak­tor på 10.120 (det er et 1-tal ef­ter­fulgt af 120 nul­ler).

“Det­te har ført til et al­ter­na­tiv, der ud­for­drer de grund­læg­gen­de an­ta­gel­ser i vo­res hidtil kend­te astro­no­mi­ske ko­ge­bog,” si­ger Pear­son.

Nog­le, her­un­der Pear­son, fo­re­træk­ker be­gre­bet “mo­di­fi­ce­ret tyng­de­kraft”. At hæv­de, at mørk ener­gi er ba­se­ret på an­ta­gel­sen af, at Ein­ste­ins gravi­ta­tions­reg­ler er san­de selv med hen­syn til uni­ver­sets stør­ste ska­la­er, er iføl­ge Pearso, “en fuld­stæn­dig uprø­vet an­ta­gel­se.”

Hidtil er mørk ma­te­rie og mørk ener­gi for­ble­vet et uløst myste­ri­um. Hvad der er nød­ven­digt for at kom­me nær­me­re en opkla­ring er fle­re da­ta og fle­re eks­pe­ri­men­ter, der kan for­tæl­le me­re om mørk ma­te­ri­es og mørk ener­gis egen­ska­ber i me­re kom­plek­se sam­men­sæt­nin­ger.

Lang­somt, men sik­kert sam­ler for­sker­ne fle­re og fle­re og brik­ker i pus­le­spil­let, men 2.000 år ef­ter at de gam­le græke­re tro­e­de, at alt var op­byg­get af fi­re ele­men­ter, må man si­ge, at vi ba­re er kom­met en lil­le smu­le nær­me­re for­kla­rin­gen på, hvad uni­ver­set be­står af.

Newspapers in Danish

Newspapers from Denmark

© PressReader. All rights reserved.