นักฟิสิกส์ไตร่ตรองความเป็นไปได้สำหรับมวลของจักรวาล บาคาร่า จำนวนมากนักวิทยาศาสตร์แพ้เกมซ่อนหาในรอบล่าสุดด้วยสสารมืด แต่พวกเขาก็ยังไม่ออกจากเกม
แม้จะมีหลักฐานอย่างล้นหลามว่าสสารรูปแบบแปลก ๆ ที่มองไม่เห็นในจักรวาล การค้นหาหลายทศวรรษล้มเหลวในการตรวจจับอนุภาคสสารมืดเพียงอนุภาคเดียว ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์บางคนเดินต่อไปตามถนนที่มีเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งออกแบบมาเพื่อจับอนุภาค คนอื่น ๆ เริ่มพิจารณาภูมิทัศน์ที่กว้างขึ้นของความเป็นไปได้สำหรับสสารมืด
Dan Hooper นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีจาก Fermilab ในเมือง Batavia รัฐอิลลินอยส์ กล่าวว่า “เราได้มองหาจุดที่การคาดเดาที่ดีที่สุดของเราบอกให้เรามองหาตลอดหลายปีที่ผ่านมา และเราเริ่มสงสัยว่าเราอาจเดาผิดหรือไม่” Dan Hooper นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงทฤษฎีจาก Fermilab ในเมือง Batavia รัฐอิลลินอยส์ กล่าว “ผู้คนเพิ่งจะเปิดทำการ จิตใจของพวกเขาไปสู่ทางเลือกที่กว้างขึ้น”
สสารมืดแผ่ซ่านไปทั่วจักรวาล:
วัสดุนี้กันไม่ให้กาแลคซีบินออกจากกัน และทิ้งรอยประทับของมันไว้ในแสงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาล นั่นคือพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล ซึ่งมีอายุย้อนไปเพียง 380,000 ปีหลังจากบิ๊กแบง หลักฐานทางอ้อมจากอิทธิพลโน้มถ่วงของสสารมืดแสดงให้เห็นว่ามันประกอบขึ้นเป็นมวลของมวลในจักรวาล แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถระบุได้ว่าสสารมืดคืออะไรโดยไม่ได้ตรวจจับโดยตรง
ในผลการวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในเดือนสิงหาคมและกันยายน นักวิทยาศาสตร์สามทีมได้มามือเปล่า โดยไม่พบร่องรอยของสสารมืด การทดลองทั้งสามได้ค้นหาสสารมืดที่หลากหลายโดยเฉพาะ — อนุภาคสมมุติฐานที่เรียกว่า WIMPs หรือมีปฏิกิริยากับอนุภาคขนาดใหญ่อย่างอ่อน โดยมีช่วงของมวลที่เป็นไปได้ซึ่งเริ่มต้นหลายเท่าของโปรตอน WIMP แม้จะมีชื่อ แต่ก็เป็นสสารมืดขนาดใหญ่ — พวกมันเป็นคำอธิบายที่ชื่นชอบมานานแล้วสำหรับมวลที่หายไปของจักรวาล คิดว่า WIMPs มีปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติผ่านแรงนิวเคลียร์และแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอเท่านั้น
ส่วนหนึ่งของการอุทธรณ์ของ WIMP มาจากทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวดซึ่งโดดเด่นแต่ยังไม่ได้รับการยืนยัน ซึ่งทำนายอนุภาคดังกล่าวอย่างอิสระ สมมาตรยิ่งยวดระบุว่าอนุภาคมูลฐานที่รู้จักแต่ละตัวมีคู่ที่หนักกว่า อนุภาคพันธมิตรที่เบาที่สุดอาจเป็น WIMP สสารมืด แต่หลักฐานของ supersymmetry ยังไม่ปรากฏให้เห็นในการชนของอนุภาคที่ Large Hadron Collider ในเจนีวา ดังนั้นสถานะที่โปรดปรานของ supersymmetry จึงถูกกัดกร่อน ( SN: 10/1/16, p. 12 ) อาร์กิวเมนต์สมมาตรยิ่งยวดสำหรับ WIMP นั้นเริ่มสั่นคลอน — โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจาก WIMP ไม่ปรากฏในเครื่องตรวจจับ
นักวิทยาศาสตร์มักจะค้นหา WIMP
โดยมองหาปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติภายในเครื่องตรวจจับ การทดลองในปัจจุบันหลายครั้งใช้ถังของซีนอนเหลว ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่พบในปริมาณร่องรอยในชั้นบรรยากาศของโลก โดยหวังว่าจะตรวจจับแสงและประจุไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยที่จะปล่อยออกมาเมื่อ WIMP กระทบนิวเคลียสซีนอนและทำให้หดตัว
การทดลองซีนอนสามแบบคือLarge Underground Xenonหรือ LUX ซึ่งเป็นการทดลองที่ตั้งอยู่ใน Sanford Underground Research Facility ใน Lead, SD; การทดลอง PandaX-IIซึ่งตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการใต้ดิน JinPing ของจีนในมณฑลเสฉวน และการทดลอง XENON100ซึ่งตั้งอยู่ในห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Gran Sasso ในอิตาลี ทีมนักวิทยาศาสตร์ในสามสถานที่แต่ละแห่งรายงานว่าไม่มีร่องรอยของอนุภาคสสารมืด การทดลองมีความไวต่ออนุภาคที่มีมวลประมาณ 40 หรือ 50 เท่าของโปรตอน นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถแยกแยะ WIMPs ของมวลเหล่านี้ออกได้อย่างสมบูรณ์ แต่ปฏิสัมพันธ์จะต้องหายากมาก
ในการค้นหาเบื้องต้น ผู้เสนอ WIMP คาดว่าอนุภาคจะค้นหาได้ง่าย นักฟิสิกส์ Matthew Szydagis จากมหาวิทยาลัยออลบานีในนิวยอร์ก สมาชิกคนหนึ่งของมหาวิทยาลัยออลบานีในนิวยอร์กกล่าวว่า “มันคิดว่าจะเป็นแบบ ‘โอเค เราจะเปิดเครื่องตรวจจับเป็นเวลาห้านาที ค้นพบสสารมืด และเราทั้งหมดก็ทำเสร็จแล้ว’ ลักซ์. ที่ได้กลายเป็นการทำงานหนักหลายทศวรรษ ในขณะที่ WIMPs ล้มเหลวในการปรากฏขึ้น นักวิทยาศาสตร์บางคนเริ่มที่จะติดใจอนุภาคน้อยลง และกำลังพิจารณาความเป็นไปได้อื่น ๆ อย่างใกล้ชิดมากขึ้น
คู่แข่งด้านสสารมืดทางเลือกหนึ่งที่ดึงดูดความสนใจมากขึ้นคือแกน อนุภาคนี้ถูกเสนอครั้งแรกเมื่อหลายสิบปีก่อนโดยเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาปัญหาฟิสิกส์ของอนุภาคที่เรียกว่าปัญหา CP ที่รุนแรงซึ่งเป็นคำถามที่ว่าทำไมแรงนิวเคลียร์อย่างแรงซึ่งเก็บอนุภาคไว้ด้วยกันภายในนิวเคลียสจึงถือว่าสสารและปฏิสสารเท่าเทียมกัน ถ้าสสารมืดประกอบด้วยแกน อนุภาคจึงสามารถแก้ปัญหาสองอย่างพร้อมกันได้
Axions นั้นเล็กมากเมื่อสสารมืดดำเนินไป — พวกมันอาจมีขนาดเล็กถึงหนึ่งในล้านของมวลของ WIMP อนุภาคมีปฏิสัมพันธ์เพียงเล็กน้อยจนยากต่อการตรวจจับ หาก axions เป็นสสารมืด “คุณกำลังนั่งอยู่ในทะเลขนาดใหญ่และหนาแน่นของ axions และคุณไม่ได้สังเกตเห็นมัน” นักฟิสิกส์ Leslie Rosenberg จากมหาวิทยาลัย Washington ในซีแอตเทิล ผู้นำของ Axion Dark Matter eXperiment กล่าว หลังจากการอัปเกรดการทดลองเมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ ADMX กำลังค้นหาแกนของสสารมืดโดยใช้สนามแม่เหล็กและอุปกรณ์พิเศษในการเกลี้ยกล่อมให้อนุภาคเปลี่ยนเป็นโฟตอน ซึ่งสามารถตรวจจับได้ บาคาร่า / ลายสัก
