Είναι γνωστό ότι στο μεγαλύτερο ποσοστό της η ύλη του σύμπαντος συνίσταται από την επονομαζόμενη σκοτεινή ύλη. Πρόκειται για ένα άγνωστο προς το παρόν είδος μη βαρυονικής και μη ακτινοβολούσας ύλης που κατακλύζει το σύμπαν μας – άρα και τον γαλαξία μας και το πλανητικό μας σύστημα. Δεδομένου ότι σπάνια αλληλεπιδρά με την συνηθισμένη ύλη δεν αντιλαμβανόμαστε την ύπαρξή της.
Υπολογίζεται ότι δισεκατομμύρια σωματίδια σκοτεινής ύλης ανά δευτερόλεπτο διέρχονται μέσα από το σώμα μας.
Κανένα απ’ αυτά δεν συγκρούεται με τους πυρήνες των ατόμων που αποτελούν το σώμα μας;
Στο ερώτημα αυτό απαντούν οι ερευνητές Katherine Freese (από το πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν) και Christopher Savage (από το πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης) που υπολόγισαν τον ρυθμό των συγκρούσεων των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που κυκλοφορούν γύρω και μέσα μας με τους πυρήνες που αποτελούν το σώμα μας.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης συγκρούεται με έναν πυρήνα του σώματός μας κάθε λεπτό που περνάει!
Η κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ύλης αποτελεί σήμερα ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα της αστροφυσικής και της σωματιδιακής φυσικής. Οι περισσότεροι κοσμολόγοι πιστεύουν πως η λύση αυτού του παζλ βρίσκεται στην ανακάλυψη ενός νέου τύπου θεμελιώδους σωματιδίου.
Κυριότεροι υποψήφιοι για την σκοτεινή ύλη είναι τα Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματιδία με Μάζα (Weakly Interacting Massive Particles - WIMPs), μια γενική ομάδα σωματιδίων που είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και δεν συμμετέχουν στις ισχυρές ή τις ασθενείς αλληλεπιδράσεις με την συνηθισμένη ύλη.
Πιθανοί υποψήφιοι για WIMP είναι τα υπερσυμμετρικά σωματίδια και τα σωματίδια Kaluza-Klein που περιλαμβάνονται σε θεωρίες με έξτρα διαστάσεις. Αυτά τα σωματίδια πιστεύεται ότι έχουν μάζες από 1 GeV (109 eV) μέχρι 10 TeV(1012 eV).
Οι έρευνες για τα WIMPs περιλαμβάνουν την απευθείας ανίχνευσή τους σε εργαστηριακά πειράματα, διαμέσου των πιθανών ελαστικών κρούσεων με την συνηθισμένη ύλη, όταν αυτά διέρχονται μέσα από τους γήινους ανιχνευτές - που συνήθως βρίσκονται βαθιά κάτω από το έδαφος. Τέτοιες προσπάθειες βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη.
Υπάρχουν ήδη κάποιες υποψίες στοιχείων για την ανακάλυψη WIMPs από τα πειράματα DAMA , CoGeNT και CRESST.
Τα μηδενικά αποτελέσματα άλλων πειραμάτων όπως των CDMS και XENON, θέτουν απλώς όρια στις πιθανότητες αλληλεπίδρασης των WIMPs με την συνηθισμένη ύλη.
Οι ερευνητές για τους θεωρητικούς υπολογισμούς της αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης με την συνηθισμένη ύλη χρησιμοποιήσαν τα δεδομένα αυτών των πειραμάτων.
Δισεκατομμύρια WIMPs περνούν διαμέσου του σώματός μας κάθε δευτερόλεπτο με τα περισσότερα απ’ αυτά να μην αλληλεπιδρούν. Πολύ σπάνια ένα WIMP θα χτυπήσει κάποιον από τους πυρήνες που αποτελούν το σώμα μας.
Στους υπολογισμούς θεωρήθηκε ένα ανθρώπινο σώμα 70 κιλών, καθώς επίσης και μια ποικιλία μαζών WIMPs στο εύρος από GeV (109 eV) μέχρι TeV (1012 eV).
Αλληλεπιδράσεις WIMPs μάζας 60 GeV WIMPs με διάφορους πυρήνες του ανθρωπίνου σώματος
Εξετάστηκαν ξεχωριστά οι αλληλεπιδράσεις του κάθε στοιχείου που περιέχεται στο ανθρώπινο σώμα με τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης.
Έτσι όσον αφορά τις αλληλεπιδράσεις που εξαρτώνται από το σπιν (spin independent -SI) βρέθηκε ότι σ’ αυτές συμμετέχουν κυρίως οι πυρήνες του οξυγόνου.
Ενώ στις αλληλεπιδράσεις που εξαρτώνται από το σπιν (spin dependent - SD) συμμετέχουν κυρίως οι πυρήνες του υδρογόνου.
Αρχικά μελετήθηκαν WIMPs με μάζα 60 GeV με την μέγιστη ενεργό διατομή σκέδασης που επιτρέπουν τα όρια που έθεσαν τα πειράματα XENON και CDMS. Βρέθηκε ότι περίπου 5 WIMPs χτυπούν έναν πυρήνα στο ανθρώπινο σώμα στην διάρκεια ενός έτους (μέσω σκέδασης που δεν εξαρτάται από το σπιν) και 30 WIMPs στην διάρκεια ενός έτους (μέσω σκέδασης που εξαρτάται από το σπιν).
Στη συνέχεια μελετήθηκαν οι μικρότερες μάζες WIMPs (από 10 έως 20 GeV) που προτείνονται από τα πειράματα DAMA, CoGeNT και CRESST. Στην περίπτωση αυτή υπολογίστηκαν μεγαλύτεροι ρυθμοί: 105 WIMPs χτυπούν έναν πυρήνα του ανθρωπίνου σώματος στην διάρκεια ενός έτους, που αντιστοιχεί σε περίπου μια κρούση ανά λεπτό....
.... και αυτά είναι τα WIMPs που μας "ταρακουνούν" περισσότερο :)
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου