Wie werden Wissenschaftler dunkle Materie Entdeckung bestätigen?

Physiker heute (3. April) bekannt gegeben, dass ein Teilchendetektor auf der internationalen Raumstation ISS vielleicht Signale der dunklen Materie erkannt hat.

Obwohl spannend, die neuen Ergebnisse sind noch unsicher, und Wissenschaftler können nicht sicher sein, dass sie tatsächlich zeigen dunklen Materie, im Gegensatz zu einigen eher banalen kosmisches Phänomen.

Um dunkle Materie endgültig zu entlarven, Physiker müssen schauen tief unter der Erde, direkt-Teilchen nachzuweisen, die dunkle Materie, als Weicheier (oder schwach Interaktion Massive Particles), mehrere Experten bilden, sagte. Direkte Beweise der dunklen Materie auf der Erde zu finden würde dazu beitragen, die Raumstation Experiment Entdeckung durch unabhängige Beweise zeigen, dass dunkle-Materie-Teilchen vorhanden sind.

Weicheier

Wissenschaftler vorgeschlagen, die Existenz von unsichtbaren Sachen genannt dunklen Materie zu erklären, warum Galaxien so schnell drehen sind nicht noch auseinander fliegen. Eine starke Gravitationskraft Galaxien zusammenhalten muss, aber die sichtbare Materie in Galaxien kann nicht für solch eine immense Anziehungskraft ausmachen. [6 weird Facts über die Schwerkraft]

Um dieses Rätsel zu erklären, Wissenschaftler vermuten das Universum ist gefüllt mit mysteriösen dunklen Materie, die kein Licht reflektiert (es ist unsichtbar) und selten mit normaler Materie interagiert.

Eine führende Theorie besagt, dass dunkler Materie der Weicheier, Partikel, die ihre eigenen Antimaterie Gegenstücke besteht, so wenn sie miteinander kollidieren sie vernichten, Herstellung von Elektronen und ihren Partnern Antimaterie, Positronen.

Die Alpha Magnet Spektrometer (AMS), ein Teilchendetektor an Bord der internationalen Raumstation hat jetzt erkannt was diese Positronen-Signatur sein kann. Der Detektor, der cosmic-Ray Partikel im Raum misst, erkannt 400.000 Positronen über die letzten anderthalb Jahre; und die Energien der Positronen deckungsgleich mit was für Positronen erstellt durch die Vernichtung der zusammenstoßenden Teilchen der dunklen Materie zu erwarten wäre.

Allerdings ist es schwierig zu beweisen, dass die Positron-Signatur kommt aus dunkler Materie, anstatt von spinning Stars genannt Pulsare, die Positronen speien wie sie herum wirbeln.

Direkte Nachweis?

Um zu beweisen, dass tatsächlich dunkel-Materie-Teilchen existieren, Wissenschaftler hoffen, diese Partikel direkt zu fangen.

"Es gibt mehrere Möglichkeiten, es zu tun, aber im Wesentlichen alle einkochen zu versuchen, ein dunkler Materie-Teilchen stoßen ein Atom der realen Sache zu erfassen", sagte Simon Fiorucci, ein Physiker an der Brown University arbeitet auf den großen unterirdischen Xenon Detektor Experiment (LUX) in South Dakota.

Die Bemühung ist eine schwierige, weil obwohl Millionen von Teilchen der dunklen Materie zu jedem Zeitpunkt durch Erde fliegen können, würde sie nur selten mit gewöhnlicher Materie, sehr wenige Spuren ihrer Existenz zu interagieren.

"Aus diesen Experimenten direkte Nachweis sie mit einer Rate von weniger als 1 x jährlich in einer vernünftigen Größe Ziel Masse interagieren wir schon wissen", sagte Dan Bauer, ein Teilchenphysiker am Fermilab in Illinois.

Der weltweit größte Atom Smasher, der Large Hadron Collider (LHC) hat auch Weicheier gesucht aber bisher versäumt, sie zu finden welche Regeln, die Existenz des unteren Masse Weicheier, Bauer LiveScience erzählte. Wenn die Ergebnisse von AMS wirklich durch dunkle Materie erzeugt werden, sie verengen werden, an dem diese Partikel als auch existieren können, das Spektrum der Massen, sagte Bauer.

U-labs

Um schwer fassbaren WEICHEIER in den höheren Massenbereich finden, führen Forscher Studien tief unter der Erde, wo die Erdkruste die Experimente vor kosmischen Strahlen schützt, die Beweise der WIMP-Interaktionen, übertönen konnte Fiorucci sagte LiveScience.

Mehrere Experimente suchen für Weicheier auf diese Weise, einschließlich LUX in South Dakota Homestake Mine Xenon100 in Gran Sasso, Italien und der kryogenen dunkle Materie Suche (CDMS) in eine unterirdische mine Soudan, Minn in

Die meisten dieser Experimente verwenden eine schwere Flüssigkeit wie Xenon oder Germanium, die Licht abgibt, wenn ein Teilchen der dunklen Materie mit einem Atom in der Flüssigkeit kollidiert. In der LUX-Experiment stoßen beispielsweise WIMP-Partikel in den Kernen der Xenon-Atomen wie Billardkugeln, wodurch beide ihre Bewegung ein wenig ändern. Durch die Messung der Xenon-Atom Rückstoß, können Wissenschaftler herausfinden, ob es ein WIMP war, die es verursacht.

Physiker Lichtemissionen von WIMP Interaktionen von Signaturen von anderen Partikeln wie Gamma-Strahlung oder Neutronen produziert unterscheiden können, sagte Fiorucci.

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