2018 adalah tahun yang besar untuk perkara gelap.
Seperti biasa, ahli astronomi tidak menemui apa-apa benda, yang tidak dapat dilihat oleh semua teleskop kita tetapi kelihatannya membentuk sekurang-kurangnya 80 peratus daripada alam semesta secara massal.
Terdapat laporan tentang taufan bahan gelap, tetapi kita tidak dapat melihatnya. Sebuah galaksi ditemui yang seolah-olah tidak mempunyai apa-apa perkara gelap, yang anehnya telah membuktikan perkara gelap ada. Tetapi kemudian ternyata bahawa galaksi mungkin mempunyai masalah gelap selepas semua - meninggalkan kewujudan masalah gelap dalam keraguan untuk beberapa ahli fizik. Eksperimen berbilang yang sepatutnya mengesan perkara gelap di Bumi tidak wujud.
Jadi, di manakah yang membiarkan saintis memburu perkara gelap ketika kita menuju ke 2019? Cukup optimistik, semua perkara yang dipertimbangkan. Memburu benda gelap menekan ke hadapan di semua bidang.
Dari pengesan bawah tanah besar-besaran ke kaji selidik langit yang besar, berikut adalah empat langkah utama dalam memburu perkara gelap untuk dielakkan pada tahun 2019.
LIGO kembali dalam talian
Balai Cerap Gravitational-Wave Interferometer (LIGO), pengesan Amerika yang secara langsung memerhatikan gelombang graviti pertama pada tahun 2015, akan memulakan pemerhatian ketiga pada awal tahun 2019, mengumpul lebih banyak data berbanding sebelum ini selepas beberapa peningkatan ke peralatannya.
Jadi apa yang pengesan gelombang graviti lakukan dalam artikel tentang perkara gelap? Ternyata terdapat banyak kemungkinan yang menggembirakan untuk membongkar petunjuk tentang perkara gelap menggunakan data gelombang graviti - walaupun tidak ada satu pun dari mereka yang masih belum dapat direalisasikan.
Penyelidik pada tahun 2018 mencadangkan bahawa jika "foton gelap" dengan lintasan yang sangat kecil di suatu tempat di alam semesta, isyaratnya mungkin muncul dalam data LIGO, menyebabkan penyelewengan yang sangat spesifik dalam tanda tangan gelombang graviti.
"Kami menunjukkan bahawa kedua-dua pengesan gelombang graviti berasaskan berasaskan darat dan masa depan mempunyai keupayaan untuk membuat penemuan," kata penyelidik.
Dengan LIGO kembali ke dalam talian, menimbulkan bukti untuk perkara gelap dalam data gelombang graviti adalah kemungkinan hidup.
Fizik akan cuba memikirkan sama ada MiniBooNE menyerahkan hantu neutrino
Sepanjang tahun 2018, para saintis bercakap dengan teruja tentang hasil yang menarik dari eksperimen di Fermilab National Accelerator Laboratory, yang dipanggil MiniBooNE, mencadangkan kehadiran partikel yang tidak boleh wujud. Penjelasan terbaik setakat ini adalah terdapat neutrino yang keempat, belum pernah ditemui di luar sana, yang disebut neutrino steril, yang berinteraksi dengan seluruh alam semesta bahkan kurang daripada sepupu neutrino yang lain.
Sesetengah penyelidik percaya bahawa neutrino steril boleh menjadi zarah calon untuk masalah gelap, dan sebagai 2018 datang ke dekat, ahli fizik menegaskan perspektif mereka mengenai anomali ini. Cari para saintis berfikir dalam cara baru mengenai data dan neutrinos steril pada umumnya pada tahun 2019.
Cahaya pertama di Teleskop Ukur Sinoptik Besar (LSST)
Terdapat sebuah teleskop yang dibina di Chile yang akan membuat imej terperinci dari kawasan-kawasan yang luas di langit setiap 15 saat, menyelesaikan imbasan penuh langit setiap tiga hari. Sepanjang 10 tahun, ia akan membandingkan imej-imej tersebut satu sama lain lagi dan lagi untuk mengesan bagaimana langit bergeser dan berubah, menyediakan sumber paling mendalam untuk memahami bagaimana perkara gelap menolak dan menarik pada kosmos.
Para saintis tahu, secara umum, bahawa materi gelap membentuk cara galaksi dan bintang mereka bergerak dan berinteraksi dengan satu sama lain. Matlamat LSST adalah untuk mengisi gambaran itu, memberikan tahap terperinci mengenai bagaimana fungsi kosmos. Itu sepatutnya menawarkan astrofisika kepada banyak data tentang sifat gelap dan peranan yang dimainkannya di alam semesta.
Dan pada tahun 2019, untuk pertama kalinya, penyelidik akan membuka teleskop 6,200-lb (2,800 kilogram) teleskop dan mengambil cahaya. Operasi sains bermula pada tahun 2022.
Perlumbaan untuk membina pengesan generasi akan datang akan menjadi panas
Pakar fizik zarah telah berspekulasi untuk jangka masa yang panjang bahawa tanda langsung yang pertama mengenai masalah gelap mungkin berkilau. Begini bagaimana ia berfungsi: Sebagai bahan gelap bertembung dengan bahan-bahan lengai di dalam bilik yang sangat gelap, bahan-bahan tersebut akan memancarkan cahaya yang lemah. Selama beberapa dekad, saintis telah membina pengesan mengikut prinsip ini, tetapi setakat ini, tiada yang menghasilkan hasil yang konklusif.
Pada tahun 2019, para saintis di China akan bekerja keras di platform PandaX, yang menatap xenon sepanjang hari dan malam untuk mencari sekelip mata. Para saintis ini menaik taraf pengesan dengan cepat untuk menampung sasaran xenon 4 tan (3.6 tan), melaporkan bahawa mereka menjangkakan untuk menyelesaikan sebahagian besar kerja sepanjang 2019 dan 2020. Pengesan baru akan dipanggil PandaX-xt.
Tidak boleh kalah, para penyelidik di South Dakota akan melengkapkan fasa pembinaan yang paling penting di LUX-ZEPLIN, yang akan melihat 10 ton penuh (9 ton) xenon hampir satu batu di bawah bandar Lead, South Dakota. Seperti PandaX-xt, projek itu mungkin tidak akan membungkus sehingga 2020.
Itali juga akan bergerak maju menaik taraf pengesannya, dengan tepat dinamakan XENON, kepada skala 8-ton (7.2 tan). Peningkatan yang dipanggil XENON-nt, perlu dibungkus pada tahun 2019.
Fasa seterusnya
Ia selalu mungkin bahawa beberapa percubaan di suatu tempat akan muncul bukti yang tidak boleh ditolak, khusus bahawa sejenis zarah benda gelap yang mungkin wujud. Tetapi dalam jangka pendek, di hampir setiap kawasan, ahli fizik tertumpu pada menggunakan pelajaran masa lalu untuk memaklumkan perkara yang lebih besar dan lebih gelap pada masa akan datang. Adakah penemuan perkara gelap yang tidak dapat ditukar muncul pada 2019? Itu mungkin sedikit optimistik. Tetapi ahli fizik mengejar matlamat itu menuju ke tahun baru yang mempersenjatai diri mereka untuk memburu dengan lebih ketepatan dan kekuasaan daripada sebelumnya.
