22 augustus 2018

Oeps, straks stuiten de donkere materie detectoren op de neutrinovloer

De Xenon1T detector, die onder het Italiaanse San Grasso gebergte staat.

De over de hele wereld verspreidde detectoren van donkere materie, die ondergronds proberen om direct deeltjes donkere materie te detecteren, worden steeds gevoeliger. Zo gevoelig zelfs dat ze naar verwachting binnen enkele jaren zullen stuiten op de zogeheten ‘neutrinovloer’. De in 1930 door Enrico Fermi gepostuleerde neutrino’s, die in 1956 voor het eerst werden gedetecteerd, worden ook wel  omschreven als “the most tiny quantity of reality ever imagined by a human being.” Met tientallen miljarden per seconde vliegen ze door iedere vierkante centimeter van je lichaam, waar je niets van merkt en met gemak vliegen ze dwars door een blok lood van een lichtjaar lang. Dat komt simpelweg omdat ze niet reageren op de sterke en elektromagnetische wisselwerking, wel op de zwakke wisselwerking. En in dat laatste verschillen ze van de WIMP’s, de ‘weakly interactive massive particles’, de hypothetische deeltjes van donkere materie, die (vermoedelijk) zelfs niet met de zwakke wisselwerking reageren. Detectoren zoals CDMS, XENON, DAMA, PANDA en LUX bestaan uit grote vaten diep onder de grond, die vol met ijskoude vloeistoffen zitten, omringd met allerlei gevoelige sensoren.

Credit: Berkely Universiteit

Als een passerende WIMP reageert met een deeltje van die vloeistof, wat in theorie af en toe zou kunnen gebeuren (zie de afbeelding hierboven), dan meten de sensoren dat en als dat vaak genoeg gebeurt dan hoopt men dat het signaal sterk genoeg is om boven de achtergrondruis uit te komen. En dan hebben we het eigenlijk gelijk over het naderende probleem van die neutrinovloer. Want als die detectoren steeds gevoeliger worden, doordat ze grotere vaten krijgen en de sensoren door geavanceerde apparatuur steeds beter worden, dan komt er een moment dat ze ook passerende neutrino’s als achtergrondruis gaan zien. Hieronder zie je de laatste resultaten van de Xenon1T detector, die onlangs zijn gepubliceerd, limieten voor de massa en ‘cross section’ van WIMP’s, weergegeven door de rode lijn, en daarin zie je dat ‘ie nog maar net boven de neutrinovloer uitkomt, het rozegekleurde gebied onderaan.

Toekomstige detectoren, zoals SuperCDMS, LUX-ZEPLIN en DARWIN, die nu in aanbouw zijn, zouden dan echt onder die grens duiken en als het ware door de neutrinovloer zakken. Nou betekent dat niet direct einde verhaal, maar het maakt de detectie van WIMP’s dan wel ingewikkelder. Want als die neutrino-achtergrond erbij komt, die vooral veroorzaakt wordt door de 65 miljard neutrino’s van de zon die per seconde per vierkante centimeter passeren, dan is het zaak dat men het WIMP-signaal scheidt van de neutrino-achtergrond. Zo zal het WIMP-signaal vooral in juni pieken en in december een minimum hebben, vanwege de baan van het zonnestelsel in de Melkweg en de richting tegen de stroom van WIMP’s in of met de stroom mee (zie afbeelding hieronder).

De zonneneutrino’s pieken vooral in januari, als de aarde z’n perihelium heeft en het dichtste bij de zon staat, in juli is er een minimum. Natuurkundigen hopen uiteraard dat het zo ver niet hoeft te komen en dat WIMP’s worden gedetecteerd terwijl ze nog boven de neutrinovloer zitten. Bron: Symmetry Magazine.

Reacties

  1. De onvindbaarheid van Wimps zal ongetwijfeld uitgelegd worden als het bestaan er van.
    Veel beter vond ik de grap (weet niet meet van wie) over hypothetische Supermassive particles. Ze hadden er al een naam voor verzonnen: Partons.

  2. Marc Opdebeeck zegt:

    “Neutrino’s reageren niet op sterke kernkracht en elektromagnetische wisselwerking maar wel op de zwakke kernkracht”
    Hier hebben we weer een voorbeeld van oorzaak-gevolg omkering. Een neutrino uitstoot is een gevolg van het betaverval en is niet de oorzaak of intermediatie in het proces van de zwakke kernkracht die de overgang verzorgt van een downquark naar een upquark. Een botsing van een neutrino met de atoomkern geeft een extra energieopstoot dat door detectoren kan gemeten worden met een lichtflits. Waar is de relatie dan met die zwakke kernkracht die instaat voor een vrijkomend elektron en via een Wboson een ladingsverandering en van een downquark een upquark maakt.
    Of heb ik het verkeerd begrepen?

  3. Ze is ooit een keer aangekondigd als : “Ladies and Gentlemen, here they are……Dolly Parton”!

  4. Marc: Het zit hem in Chirality, en Helicity.

  5. Hier een Feynman diagram van een betaverval, waarbij via een W- intermediair boson een neutrino ontstaat, eh… in dit geval een anti-neutrino (bij een W+ boson ontstaat een gewoon neutrino).

  6. Marc Opdebeeck zegt:

    Het Feinmann diagram geeft duidelijk het behoud van energie, lading en massa en er is ook niets tegen in te brengen.
    Ik heb alleen mijn twijfels over de manier waarop de deeltjes in de diagram tot stand komen. Zoals het higgsmechanisme het W- boson tot stand brengt en dat dit boson ook de oorzaak is van de ompoling van lading in het down quark.

    Volgens mijn theorie is de ganse atoomkern een elektrisch magnetisch geheel waar gluonen stabiele elektrische verbindingen zijn van 1/3- en 1/3+ ladingen. De zwakkere geinduceerde covalente bindingen die vooral te vinden zijn bij neutronen (niet bij protonen die twee elektrische gluon lasnaden bevat) geven aanleiding tot het overgaan naar een veel stabieler elektron dat bij de ontkoppeling een inductiestroom ontwikkelt met een tegengestelde lading zodat de downquark verandert in een up quark. Bij deze omschakeling van down tot up ontstaat zeer tijdelijk het W-boson door een felle compressie met massastijging ,omdat quarks niet onafhankelijk kunnen bestaan, om meteen zich te binden met gluon lasnaad aan het resterende downquark. Wegens de overgang van een downquark ,wat een quark is van de derde generatie, naar een tweede generatie quark, het up quark komt een antineutrino vrij dat de opgeslagen potentiële compressie compenseert. Het neutrino (en anti neutrino) heeft een neutrale lading door zijn 1/3- en 1/3+ elektrisch circuit en heeft een spin in de z-richting met lichtsnelheid.

    Deze korte uiteenzetting ,die men moeilijk kan volgen natuurlijk als men de rest van de theorie niet kent, is een bewijs dat er andere verklaringen zijn die veel minder complex zijn en geen noodzaak hebben om bosonen of andere energie dragers of WIMPs op te zoeken. De verklaringen zijn gefundeerd op de elektrisch magnetische en chemische basiswetten die de observaties in kwantummechanica (QM en QCM) en de macroscopische niet verkrachten maar verenigen.

    Men zal dus volgens mijn opinie bij gevoeligere detectoren geen neutrale deeltjes van donkere materie vinden omdat ze gewoon niet bestaan. Een ander project dat geldverkwisting is omdat ze geen rekening houden of geen weet hebben van hoe donkere materie werkt is ITER in Frankrijk waar ze de kernfusie van de zon willen nabootsen en zo een nettorendement te behalen. Op aarde is het donkere materie effect of potentiële compressie niet aanwezig zoals in de zon waar kernfusie verloopt via de zwakke wisselwerking. In de zon zijn elektronen en ook positronen voor een groot deel potentieel gecomprimeerd tot tweede en derde generatie onder vorm van muonen en tau ( in – en + lading
    Het is gewoon de opbouw van de ganse cosmos die donkere materie en energie en zwaartekracht tot stand brengt. Al deze energieen hebben met elkaar te maken en zijn in evenwicht met elkaar.
    Ik denk natuurlijk vanuit mijn theorie waar ik van uitga dat hij correct is.

    Hopelijk valt mijn opinie niet in slechte aarde.

    😉 groet Marc

Trackbacks

  1. […] die ze per mineraal denken te gaan bereiken, links met EM, rechts met XRM – let ook op de neutrinovloer, net onder de limieten. We zijn benieuwd naar de uitkomsten! Bron: […]

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.