Detektor XENON1T, pencarian terbesar untuk materi gelap "berat", mengesampingkan keberadaan bentuk terang materi gelap dan "meraba-raba" petunjuk pertama keberadaan partikel berat tak terduga dari zat misterius ini, kata peserta proyek pada konferensi pers di laboratorium Gran Sasso Italia.
“Sejauh ini, hanya satu hal yang bisa dikatakan - partikel terkutuk ini masih bersembunyi dari kita. Di satu sisi, kami tidak menemukan jejak keberadaannya dalam rentang massa hingga 200 GeV. Di sisi lain, model kami tidak mengecualikan keberadaan WIMP yang lebih berat. Kami bahkan memiliki petunjuk tentang hal ini di data, meskipun signifikansi statistiknya kecil - hanya satu sigma, dan saya ingin percaya bahwa ini bukan kebetulan,”kata Elena Aprile, perwakilan resmi kolaborasi XENON1T.
Dunia di balik layar gelap
Untuk waktu yang lama, para ilmuwan percaya bahwa alam semesta terdiri dari materi yang kita lihat, dan yang membentuk dasar dari semua bintang, lubang hitam, nebula, gugus debu, dan planet. Tetapi pengamatan pertama terhadap kecepatan pergerakan bintang di galaksi terdekat menunjukkan bahwa bintang-bintang di pinggirannya bergerak di dalamnya dengan kecepatan yang sangat tinggi, yang sekitar 10 kali lebih tinggi daripada yang diperlihatkan oleh perhitungan berdasarkan massa semua bintang di dalamnya.
Alasannya, menurut para ilmuwan saat ini, adalah apa yang disebut materi gelap - zat misterius, yang menyumbang sekitar 75% massa materi di alam semesta. Biasanya, setiap galaksi memiliki sekitar 8-10 kali lebih banyak materi gelap daripada sepupunya yang terlihat, dan materi gelap ini menahan bintang-bintang di tempatnya dan mencegahnya menyebar.
Saat ini, hampir semua ilmuwan yakin akan keberadaan materi gelap, tetapi sifat-sifatnya, selain pengaruh gravitasinya yang jelas pada galaksi dan gugus galaksi, tetap menjadi misteri dan menjadi bahan kontroversi di kalangan astrofisikawan dan kosmolog. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan berasumsi bahwa itu terdiri dari partikel-partikel superheavy dan "dingin" - "pengecut", yang tidak menampakkan diri dengan cara apapun, kecuali untuk menarik kelompok materi yang terlihat.
Para ilmuwan saat ini mencoba untuk menemukan partikel semacam itu menggunakan detektor raksasa bawah tanah yang diisi dengan xenon yang benar-benar murni. Inti atom gas mulia, seperti yang diasumsikan sebelumnya oleh para ilmuwan, harus berinteraksi dengan "WIMPs" dengan cara khusus, yang dapat dideteksi dengan mengamati kilatan cahaya di dalam xenon cair.
Video promosi:
Selama dua dekade terakhir, para ilmuwan telah menciptakan sekitar selusin detektor ini dengan volume dan massa yang meningkat, tidak ada yang mampu mendeteksi jejak interaksi xenon-WIMP. Harapan khusus disematkan pada proyek XENON1T - detektor yang dibangun di laboratorium Gran Sasso Italia pada tahun 2014 dan mengandung rekor 3,5 ton xenon, yang kira-kira 10 kali massa semua pesaingnya.
Kunci alam semesta
Hasil pertama, yang dipresentasikan oleh tim XENON1T pada November tahun lalu, kembali menjadi "nol" - sebuah tim yang terdiri lebih dari seratus fisikawan dari 21 negara di dunia tidak dapat menemukan jejak signifikan keberadaan "WIMPs" dalam rentang massa dan energi yang sangat luas.
Aprile dan koleganya hari ini mempresentasikan hasil analisis dari kumpulan data lengkap, yang secara luas mengonfirmasi temuan awal mereka, dengan beberapa pengecualian kecil. Sebagai catatan para ilmuwan, mereka berhasil mengecualikan kemungkinan adanya cahaya "WIMPs" dengan massa 6 hingga 30 GeV, dan hampir nol kemungkinan mendeteksi partikel dengan massa hingga 200 GeV.
Di sisi lain, data yang mereka kumpulkan tidak bertentangan dan, menurut Aprile sendiri, menunjukkan bahwa partikel materi gelap sebenarnya memiliki massa yang jauh lebih tinggi daripada perkiraan fisikawan sebelumnya.
“Tugas kami sekarang sangat sederhana - kami hanya perlu terus mengamati, dan pada saat yang sama menurunkan tingkat kebisingan serta meningkatkan kepekaan. Menurut saya, kami akan dapat pergi ke VIMP setelah pembaruan detektor berikutnya, atau kami akhirnya akan menutup pertanyaan tentang keberadaan mereka,”fisikawan itu melanjutkan.
Menurutnya, peserta XENON1T sudah merakit detektor versi baru, massa xenon di dalamnya akan ditingkatkan menjadi empat ton, dan tingkat gangguan akan berkurang setidaknya 10 kali lipat. Pemasangannya akan selesai tahun ini, dan akan menerima data ilmiah pertama pada pertengahan 2019.
