Didžiojo sprogimo relikvijos taku

Experiment CAST ieško naujų elementarių dalelių

CAST-Helioskop Max Planck fizikos institutas / Kotthaus
skaityti garsiai

Mokslininkų komanda ieško Axionen Europos tyrimų centre CERN Ženevoje, vykdydama tarptautinį eksperimentą CAST (CERN Axion saulės teleskopas). Šios teoriškai numatytos, elektriškai neutralios elementariosios dalelės galėjo išlikti kaip Didžiojo sprogimo reliktai iki šiol mįslingoje tamsiojoje medžiagoje, kuri tyrėjams padeda teoriškai paaiškinti masės pasiskirstymą ir judesius Visatoje.

Kol kas ašių egzistavimas erdvėje yra tik spėjimas. Bet elektriškai neutralios elementariosios dalelės galėtų padėti išspręsti galvosūkį, kuris fizikams atiduos neutroną, elektriškai neutralų atominių branduolių bloką. Neutroną sudaro teigiamai ir neigiamai įkrauti kvarkai ir eksperimente parodytas išmatuojamas jo krūvio erdvinis pasiskirstymas. Teigiamo ir neigiamo krūvio centrai tiksliai sutampa, taigi dingsta elektrinio dipolio momentas. Šis elgesys iki šiol nėra suprantamas dabartinėje branduolinių pajėgų teorijoje.

Nematoma ašis

Tačiau sudėtinga ieškoti elementariųjų dalelių. Kadangi ašys, kurių dabar ieško fizikai CAST eksperimente, sunkiai reaguoja su įprastine medžiaga. Todėl kalbama ir apie „nematomą ašį“. Fizikai įtaria, kad ašys yra labai patvarios ir todėl iki šių dienų galėjo išlikti kaip Didžiojo sprogimo reliktas mįslingoje „tamsiojoje medžiagoje“. Jei yra ašių, saulė jiems gali būti labai stiprus šaltinis. Jų 17 milijonų laipsnių viduje fotonai galėtų virsti ašimis. Šios saulės ašys - kaip saulės neutrinas - netrukdomai pasiekia žemę ir gali būti paverčiamos aptinkamais rentgeno spinduliais, pasukdamos saulės gamybos procesą stipriame magnetiniame lauke.

Atlikdami eksperimentus CERN, Maxo Plancko fizikos institutai Miunchene ir nežemiškos fizikos institutai Garchinge dabar nori šios rentgeno spinduliuotės, kurią gali sukelti ašys, iš visos rentgeno spinduliuotės, kurią CAST detektoriai eksperimentuoja iš kitų šaltinių, pvz. kosminė arba gama spinduliuotė pasiekia aplinką, išfiltruojama.

Helioskopas turėtų įrodyti „Axione“

Šiuo tikslu nuo 2003 m. CAST bendradarbiauja su labai jautriu magnetiniu helioskopu, skirtu aptikti ašį. Sraigtaskopas yra pasukamas ir kasdien seka saulę maždaug 90 minučių saulėtekio ir saulėlydžio metu. Likusį laiką trys nepriklausomos CAST aptikimo sistemos įrašo foninius duomenis. Šis detektorius daugiausia buvo pastatytas iš kitų programų instrumentų. displėjus

Reikalingą stiprų magnetinį lauką (9 „Tesla“) sukuria dešimties metrų ilgio superlaidus magnetas, kuris tarnavo kaip būsimojo protonų greitintuvo LHC (didelis hadronų kolideris) įlinkio magnetų prototipas CERN. Dviejų „Max Planck“ institutų indėlis yra fokusavimo rentgeno spinduliuotės teleskopas, kuris buvo sukurtas palydovo misijai rentgeno spindulių astrofizikoje. Ganant atspindį ant įdėto „Spiegelfl chen“, saulės spinduliuotės spinduliuotė magnetinės angos rentgeno spinduliuote yra nukreipta į kelių kvadratinių milimetrų mažą židinio vietą.

Rentgeno spinduliuotė aptinkama didelės skiriamosios gebos CCD detektoriumi, sukurtu MPG puslaidininkių laboratorijoje ir kurio aptikimo efektyvumas yra didelis. Tas pats detektorius keletą metų buvo sėkmingai naudojamas rentgeno palydovo misijoje „XMM-Newton“.

Labai senų žvaigždžių gyvenimas po padidinamuoju stiklu

Pirmuosius 2003 m. Matavimų rezultatus jau paskelbė fizikai. Rezultatai nerodo saulės ašių signalo, kurį būtų galima išfiltruoti rentgeno spinduliais. Tačiau atlikdami savo eksperimentus, mokslininkai jau gali pasakyti, kokia yra fotonų pavertimo saulės ašimis ašis ir jų pasukimo į magnetą tikimybė. Ši tikimybė apibūdinama kaip „sukabinimo stipris“.

Ašių egzistavimas taip pat gali vaidinti svarbų vaidmenį labai senų žvaigždžių gyvenimo trukmėje: jei elementariosios dalelės tikrai egzistuoja ir yra gaminamos žvaigždėje, kaip saulė, jos palieka ją jų netrukdoma nežymi sąveika su žvaigždžių medžiaga. Tai lemia papildomą energijos praradimą, o žvaigždės gyvenimas sutrumpės. Atsižvelgiant į tai, kad egzistuoja labai senos žvaigždės, vėl galima gauti viršutinę „sukabinimo stiprio“ ribą.

Tolesniuose eksperimentuose nuo šių metų pabaigos CAST bendradarbiavimas išplės saulės ašių paiešką didesnėms masėms. Dėl didelio CAST eksperimento jautrumo galima išbandyti teorinių modelių prognozes dėl ašies sąveikos stiprumo ir tikintis, kad taip bus pagrindines branduolinių pajėgų problemas ir „tamsiosios medžiagos“ pobūdį, norint dar neatsekti tokių reikšmingų dalelių.

(„idw“ - MPG, 2005 4 18 - DLO)