Ερευνητές στο CERN με το πείραμα CAST εξερευνούν την σκοτεινή πλευρά του σύμπαντος (video)

Κατά τη διάρκεια των ημερών που τρέχουν, το Axion Solar Telescope του CERN (CAST) θα δέχεται τις ακτίνες του ήλιου. Η πορεία του Ήλιου είναι ορατή από το παράθυρο στην αίθουσα του πειράματος του CAST μόνο δύο φορές το χρόνο, τον Μάρτιο και τον Σεπτέμβριο. Οι επιστήμονες θα επωφεληθούν από αυτές τις λίγες μέρες για να βελτιώσουν την ευθυγράμμιση του ανιχνευτή, σε σχέση με τη θέση του Ήλιου, ένα χιλιοστό του ακτινίου.

Εκτός αυτής της λειτουργίας ευθυγράμμισης, το CAST παρακολουθεί τον Ήλιο, αλλά δεν τον βλέπει. Το αστροσωματιδιακό πείραμα ψάχνει για ηλιακά axions (αξιόνια), τα υποθετικά σωμάτια που πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν τόσο ασθενώς με την συνηθισμένη ύλη ώστε να περνούν ανεμπόδιστα μέσα από τοίχους. Για να συλλάβει αυτά τα ασύλληπτα σωμάτια ο ανιχνευτής CAST παρακολουθεί την κίνηση του Ήλιου για μιάμιση ώρα την αυγή και μιάμιση ώρα το σούρουπο.

Τα axions προτάθηκαν για να λύσουν το πρόβλημα της ασυμφωνίας μεταξύ της θεωρίας του απείρως μικρού και ότι πραγματικά παρατηρείται. Πήραν το όνομά τους από ένα εμπορικό σήμα σκόνης πλυσίματος επειδή η ύπαρξή τους μπορεί να επιτρέψει τη θεωρία να «καθαριστεί». Αν υπάρχουν τα axions θα μπορούσε επίσης να είναι καλοί υποψήφιοι για τη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το 80% της ύλης του σύμπαντος, αλλά η φύση της παραμένει άγνωστη.

Μετά από 12 χρόνια έρευνας, το CAST δεν έχει (ακόμη) ανιχνεύσει ηλιακά axions, αλλά έχει δημιουργήσει το πλέον περιοριστικό όριο στην ένταση της αλληλεπίδρασή τους. Έτσι, το πείραμα έχει γίνει ένα παγκόσμιο σημείο αναφοράς για το θέμα.

Για δύο χρόνια, η συνεργασία των επιστημόνων, η οποία περιλαμβάνει περίπου 70 ερευνητές από 20 περίπου ινστιτούτα, έχει επίσης ψάξει για έναν άλλο τύπο υποθετικών σωματίων: τα chameleons (χαμαιλεόνια). Αυτά προτάθηκαν για να λύσουν το πρόβλημα της σκοτεινής ενέργειας. Η σκοτεινή ενέργεια, η οποία, όπως υποδηλώνει το όνομά της, παραμένει μυστηριώδης και μη ανιχνεύσιμη, θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει περίπου το 70% της ενέργειας του σύμπαντος και αυτή που προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής που παρατηρείται στο σύμπαν. Θεωρίες έχουν πιθανολογήσει ότι αυτή η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να οφείλεται σε μια πέμπτη δύναμη και ότι τα σωμάτια chameleons θα μπορούσαν να αποδείξουν την ύπαρξη αυτής της δύναμης. Πήραν το όνομά τους από το ερπετό, επειδή πιστεύεται ότι αλληλεπιδρούν με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με την πυκνότητα του υλικού που συναντούν.

Εάν τα chameleons υπάρχουν, θα μπορούσαν, όπως τα axions, να παράγονται επίσης από τον Ήλιο και να ανιχνευθούν από το CAST. Ως εκ τούτου, η συνεργασία-που πραγματοποιεί το πείραμα-έχει εγκαταστήσει δύο νέους ανιχνευτές στο τέλος του (υπερ)μαγνήτη της (στην εικόνα η στενόμακρη κεντρική συσκευή) . Προετοιμάζεται επίσης, να εγκαταστήσει ένα καινοτόμο αισθητήρα με μια εξαιρετικά λεπτή μεμβράνη, ικανή να ανιχνεύει μια μετατόπιση περίπου 10^ -15 μέτρων, ίση με το μέγεθος του πυρήνα ενός ατόμου!

Δείτε το timelapse video με τη λειτουργία του CAST το πρωί και το απόγευμα:

Πηγή: CERN

Περισσότερα: CAST explores the dark side of the universe, CERN Bulletin