Bagaimana anda menangkap WIMP? Tidak, saya tidak bercakap tentang membuli kanak-kanak yang paling lemah di kelas, saya bercakap mengenai Partikel Massa yang Berinteraksi Lemah (mereka WIMP). Walaupun mereka "besar" menurut definisi, mereka tidak berinteraksi dengan daya elektromagnetik (melalui foton) sehingga mereka tidak dapat "dilihat" dan mereka tidak berinteraksi dengan kekuatan nuklear yang kuat, sehingga mereka tidak dapat "dirasakan" oleh inti atom. Sekiranya kita tidak dapat mengesan WIMP melalui dua kekuatan ini, bagaimana mungkin kita berharap dapat mengesannya? Bagaimanapun, WIMP berteori terbang di Bumi tanpa memukul apa-apa itu lemah berinteraksi. Tetapi kadang-kadang, mereka mungkin bertabrakan dengan inti atom tetapi hanya jika mereka bertabrakan secara langsung. Ini adalah kejadian yang sangat jarang berlaku, tetapi pengesan Xenon Bawah Tanah Besar (LUX) akan dikebumikan di bawah tanah sejauh 4,800 kaki (1,463 meter, atau hampir satu batu) di dalam tambang emas Dakota Selatan dan saintis berharap apabila WIMP yang tidak beruntung menabrak xenon atom, kilatan cahaya akan ditangkap, menandakan bukti percubaan pertama mengenai bahan gelap…
Galaksi yang diperhatikan dari Bumi mempunyai beberapa sifat aneh. Masalah terbesar bagi ahli kosmologi adalah menjelaskan mengapa galaksi (termasuk Bima Sakti) nampaknya mempunyai lebih banyak jisim daripada yang dapat diperhatikan dengan mengira bintang dan memperhitungkan debu antarbintang sahaja. Sebenarnya, 96% jisim Alam Semesta tidak dapat diperhatikan. 22% dari jisim yang hilang ini dianggap disimpan dalam "materi gelap" (74% dianggap sebagai "tenaga gelap"). Materi gelap berteori untuk mengambil pelbagai bentuk. Objek Halo Kompak Astronomi Besar (badan astronomi yang mengandungi bahan baryonik biasa yang tidak dapat diperhatikan; seperti bintang neutron atau planet yatim), neutrino dan WIMPS semuanya dianggap menyumbang kepada jisim yang hilang ini. Banyak eksperimen sedang dijalankan untuk mengesan setiap penyumbang. Lubang hitam dapat dikesan secara tidak langsung dengan memerhatikan interaksi di pusat galaksi (atau kesan lensa graviti), neutrino dapat dikesan dalam tangki besar cecair yang terkubur di bawah tanah, tetapi bagaimana WIMP dapat dikesan? Nampaknya pengesan WIMP perlu mengambil daun dari buku pengesan neutrino - ia perlu mula menggali.
Untuk mengelakkan gangguan dari radiasi seperti sinar kosmik, pengesan tenaga rendah seperti "teleskop" neutrino dikuburkan jauh di bawah permukaan Bumi. Poros lombong lama menjadikan calon yang ideal kerana lubang sudah ada untuk instrumen dipasang. Pengesan Neutrino adalah bekas air yang besar (atau beberapa agen lain) dengan pengesan yang sangat sensitif diletakkan di luar. Salah satu contohnya ialah pengesan neutrino Super Kamiokande di Jepun yang mengandungi sejumlah besar air yang disucikan ultra, dengan berat 50.000 tan (gambar kiri). Ketika neutrino yang berinteraksi lemah memukul molekul air di dalam tangki, kilatan radiasi Cherenkov dipancarkan dan neutrino dikesan. Ini adalah prinsip asas di sebalik pengesan Besar Bawah Tanah Xenon (LUX) baru yang akan menggunakan 600 pon (272 kg) xenon cair yang digantung dalam tangki air tulen setinggi 25 kaki. Sekiranya WIMP wujud di luar bidang teori, diharapkan zarah-zarah besar yang berinteraksi dengan lemah ini akan bertabrakan dengan atom xenon, dan seperti sepupu mereka yang ringan, memancarkan kilatan cahaya.
Robert Svoboda dan Mani Tripathi, profesor UC Davis, telah memperoleh $ 1.2 juta dalam dana National Science Foundation (NSF) dan Jabatan Tenaga A.S. untuk projek ini (ini adalah 50% daripada jumlah yang diperlukan). Jika dibandingkan dengan Large Hadron Collider (LHC) yang berharga berbilion Euro untuk dibina, LUX adalah projek yang sangat ekonomi memandangkan ruang lingkup dari apa yang mungkin ditemui. Sekiranya terdapat bukti eksperimen interaksi WIMP, akibatnya akan sangat besar. Kita akan dapat mulai memahami asal-usul WIMP dan penyebarannya ketika Bumi menyapu halo bahan gelap yang mungkin secara tidak langsung diperhatikan wujud di Bima Sakti.
Mengesan bahan gelap "akan menjadi perjanjian terbesar sejak mencari antimateri pada tahun 1930-an."- Profesor Mani Tripathi, penyelidik bersama LUX, UC Davis.
Lombong emas di Dakota Selatan ditutup pada tahun 2000 dan pada tahun 2004 kerja-kerja mula mengembangkan laman web ini menjadi makmal bawah tanah. LUX akan menjadi eksperimen besar pertama yang ditempatkan di sana. Diharapkan pemasangan akan dimulakan pada akhir musim panas, setelah air dipam keluar dari lombong.
Sumber asal: UC Davis News
