O echipă internațională de fizicieni susține că a detectat o particulă subatomică ipotetică, numită Axion.
Echipa de fizicieni care căuta materia întunecată a dat peste semnale neașteptate care ar putea duce la descoperirea unei noi particule: Axionul.
Aşadar, o echipă de fizicieni s-ar putea să fi detectat pentru prima oară o particulă ipotetică numită axion, ca parte a unui experiment uriaș gândit să detecteze materia întunecată.
Ca parte a experimentului XENON1T cu materie întunecată, descris în detaliu în NYT despre această descoperire, cercetătorii au plasat două tone de xenon lichefiat ultra pur într-un rezervor situat în Alpii italieni. Xenonul este un gaz nobil extrem de stabil care îl face un candidat perfect pentru detectarea prezenței oricărei particule care trece prin el.
Experimentul a fost făcut la detectorul Gran Sasso unde, cu ajutorul a 3,2 tone de xenon ultra-pur lichefiat, dintre care două tone au funcționat ca ”țintă” pentru interacțiunea dintre atomii de xenon și alte particule. Cele mai multe interacțiuni au fost între particule cunoscute, fiecare interacțiune este numită ”eveniment”, iar aceste interacțiuni cu particule de un tip cunoscut sunt numite ”semnale de fond”.
Cercetătorii au detectat mai multă activitate decât s-au așteptat și unul dintre scenarii este că excesul de activitate este o dovadă că axionul, o particulă subatomică de materie întunecată despre care s-a postulat încă din anii 70, ar putea să fi fost detectată.
Echipa a anunțat că a găsit un „exces surprinzător de activitate” de particule, și unul dintre scenarii este că excesul de activitate este o dovadă că axionul, o particulă subatomică de materie întunecată despre care s-a postulat încă din anii 70, ar putea să fi fost detectată.
Oamenii de știință sugerează că există trei explicații pentru acest exces:
1. A fost detectată o nouă proprietate a particulelor super-ușoare numite neutrini 2. Detectorul a fost contaminat cu cantități mici de tritiu, un izotop radioactiv al hidrogenului, instabil 3. A fost descoperită o nouă particulă, axionul, ceea ce ar însemna că suntem în fața unui moment important din fizică.
A treia explicație este mult mai îndrăzneață și ar putea avea implicații de anvergură în lumea fizicii. Mai mult, oamenii de știință sunt extrem de entuziasmați de această a treia ipoteză, chiar dacă recomandă și o anumită reținere din cauza celorlalte explicații posibile.
„Încerc să-mi păstrez calmul, dar este greu să nu mă bucur”, a spus Neal Weiner, un teoretician de la New York University, care nu a fost implicat în cercetare. „Dacă acest lucru este real, să-l numim doar o schimbare de joc ar fi o subestimare".
Cercetătorii de la experimentul Xenon Collaboration nu spun direct că au descoperit materie întunecată și nici axionul, fiindcă este nevoie de mai multe dovezi. Dar lucrurile arată promițător și cercetătorii spun că sunt șanse 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 și șefă a experimentului Xenon Collaboration. Detectarea unui axion ar avea ”un impact major asupra înțelegerii fizicii fundamentale, dar și a fenomenelor astrofizicii”, mai spune ea.
"Dacă acest lucru este confirmat ar fi cea mai mare schimbare de joc cu privire la înteţegerea fizicii de la descoperirea accelerării cosmice", a declarat Chanda Prescod-Weinstein, fizician la Universitatea din New Hampshire.
”Mai durează până vom putea desface șampania”
"Deși suntem încântați de acest exces descoperit, ar trebui să fim foarte atenți", a spus Luca Grandi, fizician la Universitatea din Chicago și coautor al articolului.
Axionii NU au fost detectați nici pe cale directă nici pe cale indirectă până acum și teoria nu ne spune nimic despre masa lor, ceea ce înseamnă că sunt și mai greu de căutat. Teoria estimează că aceste particule au un comportament imprevizibil și că foarte rar interacționează cu materia obișnuită. Teoreticienii și-au imaginat multe tipuri de axioni, unii fiind parte a materiei întunecate, alții fiind produși de reacțiile nucleare din interiorul Soarelui (așa-numiții axioni solari). Deci mai durează până se va deschide şampania, spune fizicianul.
Materia întunecată nu a putut fi văzută cu niciun telescop și nici măsurată cu vreun detector. Ea însă reprezintă 85% din materia din Univers.
Se știe că materia întunecată există fiindcă are o forță gravitațională foarte puternică și atrage materia obișnuită. Se pare că materia întunecată s-a format la Big Bang, împreună cu materia obișnuită.
În cosmologia modernă, materia întunecată este ”sosul secret” al Universului
Se bănuiește că materia întunecată constă în nori de particule subatomice numite „WIMPs”. WIMP-urile sunt particule ipotetice care au o masă extrem de ridicată și care ar putea reprezenta cea mai mare parte, dacă nu toate, a materiei întunecate. Un WIMP este oricare dintre particulele care ar putea explica materia întunecată, cum ar fi axionul. Se bănuiește că aceste particule au masa de sute de ori mai mare decât un atom de hidrogen.
Drumul teoriei axionului a început în 1977 când doi fizicieni Roberto Peccei (University of California) și Helen Quinn (profesor la Stanford) au sugerat o modificare la teoria ce guvernează forțele nucleare tari.
În mod independent Wilczek și un alt fizician, Steven Weinberg of the (University of Texas, Austin) și-au dat seama că modificarea sugerată ar implica și existența unei noi particule subatomice, exact cea pe care Wilczek avea să o numească axion.
Pentru a pune în perspectivă statisticile, Kai Martens, un fizician de la Universitatea din Tokyo, care a participat la experiment, a declarat pentru Live Science că există aproximativ 2 din 10.000 de șanse ca radiațiile de pe fundalul microundelor cosmice să provoace evenimente excesive decât axiile în sine. Acest tip de probabilitate este mult sub pragul pe care fizicienii încearcă să-l atingă înainte de a considera că aceasta este o descoperire incontestabilă, se arată într-un articol din New York Times.