2018 oli iso pimeän aineen vuosi.
Kuten tavallista, tähtitieteilijät eivät todellakaan löytäneet mitään tavaraa, joka on näkymätöntä kaikille kaukoputkillemme, mutta näyttää olevan muodostavan vähintään 80 prosenttia maailmankaikkeudesta massana.
Oli ilmoituksia pimeän aineen hurrikaanista, mutta emme oikeastaan näe sitä. Löydettiin galaksi, jolla ei näyttänyt olevan tummaa ainetta, mikä olisi omituista kyllä osoittautunut tumman aineen olevan olemassa. Mutta sitten kävi ilmi, että galaksissa saattaa olla tummaa ainetta - jättäen tumman aineen olemassaolon epäilykseen joillekin fyysikoille. Useat kokeet, joiden piti suoraan havaita pimeä aine täällä maan päällä, eivät osoittaneet mitään.
Joten mihin se jättää tutkijoiden etsimään tummaa ainetta, kun suunnaamme vuodelle 2019? Melko optimistinen, kaiken huomioon ottaen. Pimeän aineen metsästys painuu eteenpäin kaikilla rintamilla.
Massiivisista maanalaisista ilmaisimista valtaviin taivaatutkimuksiin, tässä on neljä tärkeintä vaihetta pimeän aineen metsästyksessä, joka odottaa vuonna 2019.
LIGO palaa takaisin verkkoon
Laserinterferometrin gravitaatioaalto observatorio (LIGO), amerikkalainen ilmaisin, joka havaitsi suoraan ensimmäiset painovoima-aallot vuonna 2015, aloittaa kolmannen havaintoajoaan vuoden 2019 alkupuolella, ja se kerää enemmän tietoja kuin koskaan ennen laitteiden päivityssarjan jälkeen.
Joten mitä painovoima-aaltoilmaisin tekee tummaa ainetta käsittelevässä artikkelissa? Osoittautuu, että on paljon houkuttelevia mahdollisuuksia paljastaa pimeän aineen vihjeitä gravitaatioaaltotiedon avulla - tosin mitään niistä ei ole vielä toteutettu.
Tutkijat ehdottivat vuonna 2018, että jos "tumma fotoni", jolla on hyvin pieni massa, varrella jonkin maailmankaikkeuden alueella, sen signaali saattaa ilmestyä LIGO-tietoihin aiheuttaen hyvin erityisiä epäsäännöllisyyksiä gravitaatioaaltojen allekirjoituksissa.
"Osoitamme, että sekä maa- että tulevaisuuden avaruuspohjaisilla gravitaatioaaltoilmaisimilla on kyky tehdä löytö", tutkijat kirjoittivat.
Kun LIGO on taas verkossa, tumman aineen todisteiden hankkiminen painovoima-aineistossa on hyvin mahdollista.
Fyysikot yrittävät selvittää, onko MiniBooNE luopunut neutriinin haamusta
Koko vuoden 2018 ajan tutkijat keskustelivat kiihkeästi Fermilabin kansallisessa kiihdytinlaboratoriossa, nimeltään MiniBooNE, tehdyn kokeilun mielenkiintoisista tuloksista, jotka viittasivat hiukkasten, joita ei pitäisi olla olemassa. Paras selitys tähän asti on, että siellä on neljäs, vielä avastamaton neutriino, nimeltään steriili neutriino, joka on vuorovaikutuksessa muun maailmankaikkeuden kanssa jopa vähemmän kuin sen muut neutriino-serkut.
Jotkut tutkijat uskovat, että steriili neutriino voi olla ehdokaspartikkelina pimeälle aineelle, ja kun 2018 tulee päätökseen, fyysikot vahvistavat näkökulmaansa tähän poikkeavuuteen. Etsi tutkijoita, jotka ajattelevat uudella tavalla tietoja ja steriilejä neutriinoja yleensä vuonna 2019.
Ensimmäinen valo LSST: n suurella Synoptic Survey Telescopella
Chileen rakennetaan teleskooppia, joka tekee yksityiskohtaisia kuvia laajoista taivaan alueista 15 sekunnin välein ja suorittaa taivaan täydellisen skannauksen joka kolmas päivä. Kymmenen vuoden kuluessa se vertaa näitä kuvia keskenään toistuvasti seuratakseen taivaan muuttumista ja muutosta tarjoamalla kaikkien aikojen syvin resurssi ymmärtääksesi kuinka tumma aine työntää ja vetää kosmokseen.
Tutkijat tietävät laajasti, että tumma aine muovaa tapaa, jolla galaksit ja niiden tähdet liikkuvat ja ovat vuorovaikutuksessa keskenään. LSST: n tavoitteena on täyttää tämä kuva tarjoamalla ennennäkemättömän yksityiskohtia siitä, kuinka kosmos toimii. Sen pitäisi tarjota astrofysiikan tutkijoille runsaasti tietoja tumman aineen luonteesta ja sen roolista maailmankaikkeudessa.
Ja vuonna 2019 tutkijat avaavat ensimmäistä kertaa kyseisen kaukoputken silmän 6 800 kiloa ja ottavat valon. Tiedetoiminta alkaa vuonna 2022.
Kilpailu seuraavan sukupolven ilmaisimen rakentamisesta kuumenee
Hiukkasfyysikot ovat jo pitkään spekuloineet, että tumman aineen ensimmäinen suora merkki saattaa olla kipinö. Näin se voi toimia: Kun tumma aine törmää inertteihin aineisiin erittäin pimeissä huoneissa, nämä aineet lähettäisivät heikkoja valopisteitä. Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat rakentaneet ilmaisimia tämän periaatteen mukaisesti, mutta toistaiseksi mikään ei ole tuottanut vakuuttavaa tulosta.
Vuonna 2019 Kiinassa toimivat tutkijat tekevät kovaa työtä PandaX-alustalla, joka tuijottaa ksenonia koko päivän ja yön ja etsii silmänräpäystä. Nämä tutkijat päivittävät ilmaisinta nopeasti 4 tonnin (3,6 tonnin) ksenonitavoitteen saavuttamiseksi ilmoittaen, että heidän odotetaan suorittavan suurimman osan tästä työstä vuosien 2019 ja 2020 aikana. Uusi ilmaisin on nimeltään PandaX-xt.
Etelä-Dakotan tutkijat viimeistelevät tärkeimmät rakennusvaiheet LUX-ZEPLIN: llä. Se havaitsee 10 tonnin (9 tonnia) ksenonia lähes mailin päässä Etelä-Dakotan Lead-kaupungin alla. Kuten PandaX-xt, projekti ei todennäköisesti toteudu ennen vuotta 2020.
Italia etenee myös päivittämällä ilmaisintaan, nimeltään XENON, 8 tonnin (7,2 tonnin) mittakaavaan. Päivitys, nimeltään XENON-nt, pitäisi valmistua vuonna 2019.
Seuraava vaihe
On aina mahdollista, että jokin kokeilu jostakin osoittaa kiistämättä, täsmällistä näyttöä siitä, että tietyntyyppinen mahdollinen tumma-ainepartikkeli todella on olemassa. Mutta lyhyellä aikavälillä melkein kaikilla alueilla fyysikot keskittyvät käyttämään menneisyyden opetuksia suurempien, parempien tumman aineiden metsästyksiin tulevaisuudessa. Tuleeko kiistaton tumman aineen löytö näkymään vuonna 2019? Se saattaa olla hiukan optimistinen. Mutta tätä tavoitetta jahtaavat fyysikot ovat menossa uuteen vuoteen aseistamalla itsensä metsästämään tarkemmin ja tehokkaammin kuin koskaan ennen.
