211service.com
The Dark Matter Data Bonanza
Het universum is gevuld met mysterieus onzichtbaar spul dat weigert te interageren met licht. Het reflecteert, straalt of absorbeert geen licht. Maar astronomen weten dat het er is vanwege het zwaartekrachteffect op het zichtbare materiaal. Ze noemen het donkere materie.
Maar er is een probleem. Als donkere materie bestaat (en op deze blog hebben we een aantal alternatieve ideeën bekeken), zouden er veel van moeten zijn. Astronomen schatten dat 83 procent van de massa van het heelal deze vorm zou moeten aannemen. De rest, amper 17 procent, is zichtbaar.
Dus waar is al dit spul? Het zou het zonnestelsel, de aarde en onze omgeving moeten doordringen. En toch, als natuurkundigen ernaar zoeken, vinden ze zip.
Tenminste, de meeste natuurkundigen vinden niets. Sinds een paar jaar schreeuwt een groep wetenschappers van de daken dat ze donkere materie kunnen zien.
Deze jongens hebben een gigantische brok zout op de bodem van een mijn in Italië gelegd. Deze klomp is een kristal van 250 kg natriumjodide gedoteerd met thallium. De gedachte is dat een botsing tussen een exotisch deeltje en een kern in het kristal een foton zou genereren dat kan worden opgepikt door gevoelige lichtdetectoren in de buurt.
Dit experiment heet DAMA/LIBRA en de resultaten zijn controversieel. Hoewel deeltjes donkere materie zeker fotonen in het kristal kunnen genereren, kan elk ander soort deeltje ook licht genereren. Het experiment pikt dus ook kosmische straling, thermische neutronen en achtergrondradioactiviteit op. Dit maakt de resultaten extreem luidruchtig.
Er is echter een manier om het signaal van donkere materie te scheiden van al deze achtergrond. Terwijl de zon door de melkweg beweegt, moet hij ook door een zee van donkere materie bewegen. En terwijl de aarde rond de zon beweegt, zal ze op sommige momenten van het jaar sneller in de zee van donkere materie ploegen en op andere momenten langzamer.
Dus het donkere-materiesignaal zou een jaarlijkse modulatie moeten hebben.
Dit is precies wat de DAMA/LIBRA-mensen zeggen te kunnen zien. Het signaal van donkere materie piekt in mei en valt daarna weg. En dit is geen zwak voorlopig signaal - de DAMA/LIBRA-mensen zeggen dat het statistische bewijs zo duidelijk is dat er bijna geen mogelijkheid is dat ze zich vergissen.
Maar de meeste astrofysici hebben het DAMA/LIBRA-resultaat genegeerd en zelfs belachelijk gemaakt. De reden is dat er op de bodem van andere mijnen over de hele wereld veel andere donkeremateriedetectoren zijn die niets zien. Veel van deze worden als betrouwbaarder beschouwd omdat ze de achtergrondruis van kosmische straling enzovoort afschermen.
Ze zouden alleen de donkere materie moeten zien. Maar dat doen ze niet.
Of dat deden ze tenminste niet. Een paar weken geleden kondigde een team met een detector genaamd CoGeNT op de bodem van een mijn in Minnesota aan dat het zeer vergelijkbaar bewijs had verzameld als het DAMA/LIBRA-experiment. Hun bewijs van donkere materie is statistisch niet zo sterk, maar het wordt op precies dezelfde manier gemoduleerd, met een piek eind april of begin mei.
Vandaag beoordelen Dan Hooper van het Fermi National Accelerator Laboratory en Chris Kelso van de University of Chicago de gegevens van CoGenT en DAMA/LIBRA en zeggen dat ze compatibel zijn met elkaar. Als de echte fase begin mei piekt, zou dit een modulatie vertegenwoordigen die consistent is met die gerapporteerd door de DAMA / LIBRA-samenwerking, zeggen ze.
Dat is nogal een statement, gezien de scepsis die veel onderzoekers hebben getoond tegenover het DAMA/LIBRA-team.
Maar daar stopt het bewijs niet. Hooper en Kelso zeggen ook dat het type donkere materie dat deze resultaten impliceren consistent is met ander indirect bewijs van donkere materie dat andere experimenten hebben gezien. Dingen zoals het spectrum van gammastralen waargenomen door de Fermi Gamma Ray Space Telescope en de waas die wordt waargenomen door het WMAP-ruimtevaartuig, waarvan wordt aangenomen dat het wordt gegenereerd door elektronen nabij het centrum van de melkweg die fotonen uitzenden.
En er komt nog meer. Hooper en Kelso zeggen dat een ander experiment op het punt staat gedetailleerde resultaten te publiceren die de DAMA/LIBRA-CoGenT-claims ondersteunen. De CRESST-samenwerking heeft de waarneming gerapporteerd van een overdaad aan gebeurtenissen die ongeveer in overeenstemming zijn met de verwachting van een CoGeNT-achtig donkere-materiedeeltje.
Dus de wereld van onderzoek naar donkere materie is in slechts een paar maanden op zijn kop gezet. Na jaren van negatieve berichten hebben we ineens een lawine van positieve.
Dat maakt het een interessant onderwerp, niet alleen voor natuurkundigen, maar ook voor psychologen die ook groepsdynamica bestuderen. Het proces waardoor wetenschappelijke ideeën wetenschappelijke feiten worden, is altijd duister en vreemd geweest.
Maar de waarheid is dat het net zo vatbaar is voor menselijke zwakheden als elk ander gebied van inspanning en dus net zo waarschijnlijk rages en modes en plotselinge veranderingen in mening ervaart. Het zal interessant zijn om te zien wat wetenschapshistorici van deze aflevering vinden.
Referentie: http:// arxiv.org/abs/1106.1066 : Implicaties van de nieuwe resultaten van CoGeNT voor donkere materie