De donkere materie voor Kerst

De donkere dagen voor Kerstmis zijn weer aangebroken en da’s een goed moment om hier wat berichten over het onderzoek aan donkere materie te plaatsen, het tot nu toe mysterieuze en onzichtbare spul dat 80% van alle materie in het heelal zou vormen – deels actueel nieuws, deels berichten die hier in de la waren blijven liggen.

• Als eerste ‘heet’ nieuws van één van de vele detectoren, waarmee natuurkundigen op zoek zijn naar WIMPS ^[1]Weakly Interactive Massive Particles.,  de deeltjes waaruit donkere materie zou bestaan, in dit geval de LUX detector, een apparaat gevuld met 370 kg vloeibaar xenon (zie afbeelding hierboven), bijna 1,5 km onder de grond in een mijn bij Black Hills in South Dakota in de VS. Daarmee hebben ze de metingen uit 2013 nog eens nader geanalyseerd en wederom NIETS gevonden. Dat klinkt somber, maar natuurkundigen kunnen iets dat ze niet zien ook positief opvatten, namelijk als een nieuwe limiet voor de grenswaarde van de massa van de WIMPS. De detector heeft een bepaalde gevoeligheid en massabereik en als je dan niets ziet dan betekent dat dat WIMPS binnen dat massabereik niet kunnen bestaan. Hieronder de resultaten.
  

  Credit: LKUX, CDMS, XENON

• Omdat tot nu toe al die tientallen detectoren over de gehele aarde nul komma niks van donkere materie hebben gevonden denken anderen dat ze het beter elders kunnen zoeken, niet op aarde, maar in de ruimte. Paolo Pani van de Sapienza Universiteit in Rome is er zo eentje. Hij is met het idee gekomen dat je donkere materie wel eens zou kunnen zien door naar pulsar dubbelsterren te kijken, zoals PSR J0737-3039A/B (zie afbeelding hieronder).Van dit soort systemen is bekend dat ze energie lekken doordat de twee pulsars door hun snelle beweging en gravitationele invloed gravitatiegolven uitzenden, rimpels in de ruimtetijd – iets dat voor het eerst ontdekt werd door Joseph Taylor en Russel Hulse, in 1974 al weer. Pani denkt dat donkere materie ook van invloed kan zijn op dergelijke systemen en dat het voor een soort wrijving zorgt, welke meetbaar zou moeten zijn. De systemen zouden volgens hem iets sneller moeten gaan draaien door de donkere materie. Toekomstige telescopen zouden dit moeten kunnen meten, denkt de Italiaan. Bron: New Scientist.
• Dan kom ik weer terug op die met de Europese röntgensatelliet XMM Newton gedetecteerde emissielijn bij een energie van 3,5 KeV, waarover ik vorig jaar al talloze malen heb geblogd. Toen was het verhaal dat sommigen denken dat die lijn wijst op annihilerende donkere materie en dat anderen dat weer onwaarschijnlijk vinden. Nu een jaar later is het verhaal eigenlijk hetzelfde. Het blijft een verhitte discussie, waarbij het nu vooral draait om de interpretatie van het signaal als afkomstig van steriele neutrino’s, neutrino’s die 7 KeV massa zouden moeten hebben en die niet linkshandig zijn, zoals de drie ‘gewone’ neutrino’s, maar rechtshandig.We blijven de discussie over de 3,5 KeV lijn gewoon volgen en uiteindelijk zal er wel een algemeen oordeel worden geveld over welke kamp nou gelijk heeft. Bron: Quantum Diaries + Francis Naukas.
• Dan is er nog het bericht dat enkele weken geleden boven kwam drijven, dat Gary Prézeau, een onderzoeker bij NASA’s JPL, met een model is gekomen, waarbij gezegd wordt dat donkere materie in de vorm van dunne lange filamenten, als een soort van haar, rondom de aarde zou kunnen zitten. Prézeau berekende hoe donkere materie zich in de buurt van een (relatief) zwaar lichaam als de aarde zou gedragen en dat leverde als resultaat op dat het er zo uit komt te zien:
  

  Credit: NASA/JPL-Caltech

  Maar net als met die 3,5 KeV lijn leverde dit ook weer de nodige kritiek op, dat het allemaal van geen kanten klopte wat deze onderzoeker beweert. Dus ook hier: wordt vervolgd. Bron: The Reference Frame.

• Kan donkere materie kanker veroorzaken? Dat werd een poosje terug beweerd door onderzoekers in dit vakartikel. Het schijnt terug te voeren te zijn op een eerder artikel uit 2012 en daarin beweren Freese en Savage, zo heten de onderzoekers, dat WIMPS, waar ik het hierboven ook al over had, soms kunnen reageren met deeltjes uit het menselijk lichaam en dat dan mogelijk schade kan worden aangericht aan de cellen, waarna kanker kan ontstaan. De natuurkundige Sabine Hosenfelder denkt dat het in principe zou kunnen, alleen dat de kans dat het gebeurt uiterst klein is. Bron: Backreaction.
• Tenslotte wijs ik jullie nog op een goed overzichtsartikel, waarin wordt uitgelegd hoe het nou zit met donkere materie en welke modellen er allemaal zijn om het te verklaren, WIMPS, steriele neutrino’s, neutralino’s (het staat apart in dat artikel genoemd, eigenlijk zijn neuralino’s gewoon een soort WIMPS), asymmetrische donkere materie, axionen, spiegelwereld donkere materie, extradimensionale donkere materie, SIMPS en tenslotte samengestelde donkere materie. Ja ja, da’s heel wat, vlug kijken bij Symmetry Magazine.