Ştiinţă

articolul anterior articolul urmator

Un experiment secret despre materia întunecată a relevat o nouă particulă care ar putea schimba legile fizicii - axionul solar

16
8 Jul 2020 01:57:04
Autor: M.T.
Experimentele detaliate din anii viitori vor confirma dacă este într-adevăr vorba despre descoperirea unei noi particule. FOTO The XENON Experiment
Experimentele detaliate din anii viitori vor confirma dacă este într-adevăr vorba despre descoperirea unei noi particule. FOTO The XENON Experiment

Un experiment secret despre materia întunericată, derulat înr-un laborator din Italia, a relevat o nouă particulă, născută în inima soarelui. Dacă axionii solari există cu adevărat, aceasta ar fi prima dovadă despre existenţa unei particule contrazisă de legile cunoscute ale fizicii. Noile date ar putea dezvălui şi informaţii noi despre alte particule misterioase numite neutrini.

Experimentul a fost făcut la detectorul Gran Sasso din Alpii Italieni, din 2016 în 2018, cu ajutorul a 3,2 tone de xenon ultra-pur lichefiat, dintre care două tone au funcţionat ca ”ţintă” pentru interacţiunea dintre atomii de xenon şi alte particule. Cele mai multe interacţiuni au fost între particule cunoscute, fiecare interacţiune este numită ”eveniment” (event), iar aceste interacţiuni cu particule de un tip cunoscut sunt numite ”semnale de fond”.

În teorie, experimentul ar fi trebuit să detecteze interacţiunile cu particule de materie întunecată.
 
În ultima versiune a experimentului, cercetătorii se aşteptau ca maşinăria lor să detecteze 232 de evenimente într-un an, bazate pe particule cunoscute. În schimb, au detectat 285 de evenimente - cu 53 mai multe decât s-a prevăzut.
 
Mai mult, cantitatea de energie eliberată în acele evenimente suplimentare a corespuns cu energiile prezise ale unei particule încă nedescoperite numită axion solar: un tip de particulă despre care fizicienii au presupus că există, dar care nu a fost observată niciodată. Teoreticienii şi-au imaginat multe tipuri de axioni, unii fiind parte a materiei întunecate, alţii fiind produşi de reacţiile nucleare din interiorul Soarelui (aşa-numiţii axioni solari). Descoperirea uimitoare ar putea schimba legile fizice în care s-a crezut în ultimii 50 de ani. 
 
"Particula ipotetică care ar putea explica datele XENON este mult prea grea pentru a fi materie întunecată, dar ar putea fi creată de Soare", a spus Sean Carroll, fizician la Institutul de Tehnologie din California, citat de Business Insider. „Dacă ar fi adevărat, această descoperire istorică ar putea fi demnă de Premiul Nobel”.
 
Este, de asemenea, posibil ca interacţiunile să fie anomalii, care apar tot timpul în experimente fizice extrem de sensibile, precum cele derulate de XENON Collaboration.
 

O nouă particulă accelerată în inima soarelui

Fizicienii de particule studiază cele mai mici componente fundamentale ale universului: particule elementare precum quarkurile şi gluonurile, împreună cu forţele precum gravitaţia şi electromagnetismul.
 
„Fizica de particule este o parte importantă a fizicii moderne, dar care a rămas blocată în timp”, a spus Carroll.
 
Ultima descoperire cu adevărat surprinzătoare în fizica particulelor a fost în anii ’70. Atunci au fost stabilite un set de reguli despre fizica particulelor, care descriu toate particulele pe care oamenii de ştiinţă le-au detectat şi modul în care interacţionează între ele.
 
"Cu acesta putem explica în esenţă fiecare lucru pe care îl vedem într-un laborator de fizică a particulelor", a declarat Aaron Manalaysay, un fizician în materie întunecată, de la Lawrence Berkeley Laboratorul Naţional. "Este probabil cel mai precis model ştiinţific din istorie. Dar avem şi motive întemeiate să credem că nu este un model fundamental."
 
Fizicienii au indicii că modelul nu surprinde pe deplin modul în care universul nostru se comportă - observaţiile lor indirecte privind materia întunecată sunt unele dintre indicii. Cercetătorii independenţi de compania XENON, care a făcut noua descoperire, afirmă că detectarea unei axiuni solare ar fi găsit cu adevărat o descoperire istorică.

"Aceasta ar fi prima descoperire concretă a ceva ce nu există în modelul standard", a spus Manalaysay. "Ar fi un fel de sfântul graal în fizica particulelor."
 

Comportamentul imprevizibil al neutrinilor ar putea indica un „o nouă fizică”

O altă explicaţie posibilă pentru cele 53 de evenimente suplimentare descoperite de XENON este aceea că neutrinii - o particulă subatomică fără nicio sarcină electrică - ar fi putut conduce la interacţiuni.
 
Asta ar sfida, de asemenea, legile cunoscute ale fizicii, deoarece ar însemna că neutrinii au un câmp magnetic mult mai mare decât ceea ce prevede modelul standard. Nu ar fi prima dată când neutrinii au un comportament imprevizibil. Conform modelului standard, neutrinii nu ar trebui să aibă masă - şi totuşi au. Descoperirea că au un câmp magnetic considerabil ar fi încă un indiciu că ceva lipseşte din modelul fundamental.
 
„Neutrinii sunt nişte creaturi cu adevărat ciudate, pe care nu le înţelegem cu adevărat”, a spus Manalaysay.
 

Urmează experimente mai mari despre materia întunecată

Este posibil şi ca evenimentele suplimentare ale XENON să nu se fi întâmplat deloc - deşi este puţin probabil. Cercetătorii susţin că şansele ca evenimentele detectate să fie datorate fluctuatiei aleatorii sunt de 2 la 10.000.
 
Există trei explicaţii pentru acest număr de evenimente în exces:
 
- a fost detectată o nouă proprietate a particulelor super-uşoare numite neutrini
- detectorul a fost contaminat cu cantităţi mici de tritiu, un izotop radioactiv al hidrogenului, instabil
- a fost descoperită o nouă particulă, axionul, ceea ce ar însemna că suntem în faţa unui moment important din fizică.
 
Este pentru prima oară când un astfel de experiment detectează un exces de activitate la o gamă joasă de energie ce corespunde cu ceea ce s-ar aştepta fizicienii, dacă axionii solari chiar există.
 
Cercetătorii de la experimentul Xenon Collaboration NU spun că au descoperit materie întunecată şi nici axionul, fiindcă este nevoie de mai multe dovezi. Dar lucrurile arată promiţător şi cercetătorii spun că sunt şanse foarte mari să fie vorba despre axion.
 
”Nu este vorba de materia întunecată, dar descoperirea unei noi particule ar fi fenomenală”, spune Elena Aprile de Columbia University şi şefă a experimentului Xenon Collaboration. Detectarea unui axion ar avea ”un impact major asupra înţelegerii fizicii fundamentale, dar şi a fenomenelor astrofizicii”, mai spune ea.
 
Frank Wilczek de la MIT, laureat al premiului Nobel, este cel care a dat numele de ”axion” particulei, ideea venindu-i de la cutiile colorate de detergent dintr-un supermarket, acum patru decenii. Despre concluziile preliminare anunţate de experimentul din Alpi, Wilczek spune că sunt ”fascinante”, iar comunitatea ştiinţifică aşteaptă noi dezvoltări.
 

Ce este materia întunecată

Cercetătorii au iniţiat experiementul uriaş în încercarea de a căuta materie întunecată, care constituie 85% din toată materia din univers. Materia întunecată nu a putut fi văzută cu niciun telescop şi nici măsurată cu vreun detector. Se ştie că ea există fiindcă are o forţă gravitaţională foarte puternică şi atrage materia obişnuită. Se pare că materia întunecată s-a format la Big Bang, împreună cu materia obişnuită.
 
În cosmologia modernă, materia întunecată este „sosul secret” al Universului şi se bănuieşte că ea constă în nori de particule subatomice numite în general WIMP, de la weakly interacting massive particles (particulă masivă care interacţionează slab). Un WIMP este oricare dintre particulele care ar putea explica materia întunecată, cum ar fi axionul.
 
Se bănuieşte că aceste particule au masa de sute de ori mai mare decât un atom de hidrogen.

Adauga Comentariu

Pentru a comenta, alege una din optiunile de mai jos

Varianta 1

Autentificare cu contul adevarul.ro
Creeare cont

Varianta 2

Autentificare cu contul de Facebook
Logare cu pseudonim

16 Comentarii

Basarab Peruca al V-lea
8.07.2020, 02:20:10

Materia "intunericata" de unde ati mai scos-o ? De pe google translate?

0 (4 voturi)
M.T.
8.07.2020, 02:24:44

eroare de tastare, am corectat. Merci

+3 (3 voturi)
Realist
8.07.2020, 10:46:13

MT, ca tot ai raspuns la intrebari - explica-ne si de unde pana unde era un "experiment secret" !?!

0 (2 voturi)
geek-a-contra
8.07.2020, 09:00:24

domnule / doamna m.t., am o intrebare: in ce anume a constat caracterul de "secret" in efectuarea experimentului?

+1 (3 voturi)
Lucifer
8.07.2020, 09:15:43

NU atrage ci respinge matera vizibilă.

-1 (3 voturi)

Vezi toate comentariile (16)