Bagaimana cara menangkap WIMP? Tidak, saya tidak berbicara tentang mengintimidasi anak terlemah di kelas, saya berbicara tentang Weakly Interacting Massive Particles (itu WIMPs). Meskipun mereka "besar" menurut definisi, mereka tidak berinteraksi dengan gaya elektromagnetik (melalui foton) sehingga mereka tidak dapat "dilihat" dan mereka tidak berinteraksi dengan kekuatan nuklir yang kuat, sehingga mereka tidak dapat "dirasakan" oleh inti atom. Jika kita tidak dapat mendeteksi WIMP melalui dua kekuatan ini, bagaimana mungkin kita bisa berharap untuk mendeteksinya? Bagaimanapun, WIMP berteori untuk terbang melalui Bumi tanpa mengenai apa pun, mereka bahwa berinteraksi lemah. Tetapi kadang-kadang, mereka mungkin bertabrakan dengan inti atom tetapi hanya jika mereka bertabrakan secara langsung. Ini adalah kejadian yang sangat langka, tetapi detektor Large Underground Xenon (LUX) akan dikubur 4.800 kaki (1.463 meter, atau hampir satu mil) di bawah tanah di tambang emas South Dakota tua dan para ilmuwan berharap bahwa ketika WIMP yang tidak beruntung menabrak xenon atom, kilatan cahaya akan ditangkap, menandakan bukti eksperimental pertama dari materi gelap…
Galaksi yang diamati dari Bumi memiliki beberapa kualitas aneh. Masalah terbesar bagi kosmolog adalah menjelaskan mengapa galaksi (termasuk Bima Sakti) tampak memiliki massa lebih banyak daripada yang dapat diamati dengan menghitung bintang dan menghitung debu antarbintang saja. Faktanya, 96% dari massa Semesta tidak dapat diamati. 22% dari massa yang hilang ini dianggap disimpan dalam "materi gelap" (74% dianggap sebagai "energi gelap"). Materi gelap berteori untuk mengambil banyak bentuk. Massive Astronomical Compact Halo Objects (benda-benda astronomi yang mengandung bahan baryonik biasa yang tidak dapat diamati; seperti bintang neutron atau planet yatim), neutrino dan WIMPS semuanya dianggap berkontribusi terhadap massa yang hilang ini. Banyak percobaan sedang berlangsung untuk mendeteksi setiap kontributor. Lubang hitam dapat dideteksi secara tidak langsung dengan mengamati interaksi di pusat galaksi (atau efek pelensaan gravitasi), neutrino dapat dideteksi dalam tangki besar cairan yang terkubur jauh di bawah tanah, tetapi bagaimana WIMP dapat dideteksi? Tampaknya detektor WIMP perlu mengambil daun dari buku-buku detektor neutrino - itu perlu mulai menggali.
Untuk menghindari gangguan dari radiasi seperti sinar kosmik, detektor energi rendah seperti "teleskop" neutrino terkubur jauh di bawah permukaan bumi. Poros tambang lama menjadi kandidat yang ideal karena lubang sudah ada di sana untuk menyiapkan instrumentasi. Detektor Neutrino adalah wadah besar berisi air (atau agen lain) dengan detektor sangat sensitif yang ditempatkan di luar. Salah satu contohnya adalah detektor Super Kamiokande neutrino di Jepang yang mengandung sejumlah besar air murni, dengan berat 50.000 ton (gambar kiri). Ketika neutrino yang berinteraksi lemah mengenai molekul air di dalam tangki, pancaran radiasi Cherenkov dipancarkan dan neutrino terdeteksi. Ini adalah prinsip dasar di balik detektor Large Underground Xenon (LUX) baru yang akan menggunakan 600 pon (272 kg) xenon cair yang ditangguhkan dalam tangki air murni setinggi 25 kaki. Jika WIMP ada di luar bidang teori, diharapkan bahwa partikel masif yang berinteraksi lemah ini akan bertabrakan dengan atom xenon, dan seperti sepupu ringannya, memancarkan kilatan cahaya.
Robert Svoboda dan Mani Tripathi, profesor UC Davis, telah mendapatkan $ 1,2 juta di National Science Foundation (NSF) dan pendanaan Departemen Energi AS untuk proyek tersebut (ini adalah 50% dari total yang diperlukan). Jika dibandingkan dengan Large Hadron Collider (LHC) yang menelan biaya miliaran Euro untuk dibangun, LUX adalah proyek yang sangat ekonomis mengingat ruang lingkup apa yang mungkin ditemukan. Jika ada bukti eksperimental dari interaksi WIMP, konsekuensinya akan sangat besar. Kita akan dapat mulai memahami asal-usul WIMP dan distribusinya ketika Bumi menyapu halo dark matter yang mungkin secara tidak langsung diamati ada di Bima Sakti.
Mendeteksi materi gelap “akan menjadi kesepakatan terbesar sejak menemukan antimateri pada 1930-an.”- Profesor Mani Tripathi, penyelidik LUX, UC Davis.
Tambang emas di South Dakota ditutup pada tahun 2000 dan pada tahun 2004 pekerjaan mulai mengembangkan situs tersebut menjadi laboratorium bawah tanah. LUX akan menjadi eksperimen besar pertama yang ditempatkan di sana. Diharapkan instalasi akan dimulai akhir musim panas, setelah air dipompa keluar dari tambang.
Sumber asli: UC Davis News
