20 augustus 2019

Ze gaan proberen donkere materie te detecteren met een… sneeuwbal kamer!

Credit: Jill Wellington/Pixabay.

Een maand geleden werd in een bijeenkomst van de American Physical Society (APS) in Denver (Colordado, VS) een presentatie gegeven door Matthew M. Szydagis (University at Albany, State University at New York) – hier te bekijken. Strekking van de presentatie: laten we proberen om donkere materie, de mysterieuze onzichtbare materie waar 85% van alle materie in het heelal uit bestaat, te detecteren met behulp van supergekoeld water in een zogeheten ‘sneeuwbal kamer’.

De sneeuwbal kamer. Credit: Szydagis et al.

Superkoeling of onderkoeling is het afkoelen van een vloeistof tot beneden haar kristallisatiepunt, de temperatuur waarbij het een vaste toestand krijgt. Dat kan als die vloeistof, bijvoorbeeld water, zeer zuiver is, zonder ‘structurele onregelmatigheden’. Water dat onder 0 graden Celcius wordt gebracht bevriest normaal gesproken en dat komt door kristallisatiekernen, kleine onregelmatigheden, zoals stofdeeltjes. Rondom zo’n ‘nucleation site’, zoals het in het Engels wordt genoemd, bevriest het water. Maar puur, zuiver water zonder die kernen kan vloeibaar blijven bij veel lagere temperaturen en dat heet superkoeling. Als aan een onderkoelde vloeistof plotseling een kristallisatiekern wordt toegevoegd of ze flink wordt bewogen, zal ze zeer snel bevriezen, zoals je ziet in de video hieronder.

OK, maar wat is dan de link met de detectie van donkere materie, wat met alle gaande experimenten over de hele wereld maar niet lukt? Welnu, supergekoeld water kan niet alleen snel bevriezen door macroscopisch grote kristallisatiekernen, het blijkt dat ook neutronen dat kunnen teweegbrengen, de elektrisch neutrale subatomaire deeltjes. En aangezien die in theorie zouden kunnen reageren met deeltjes donkere materie (WIMP’s geheten – weakly interactive massive particles) via een proces dat ‘nuclear recoil’ wordt genoemd zou men met supergekoeld water mogelijk die WIMP’s kunnen detecteren.

Het idee is: als zo’n WIMP reageert met een neutron in één van de atoomkernen in het ijskoude water dan beweegt die even en dat zorgt voor een snelle, spontane bevriezing van het water. Szydagis’ team heeft nu een sneeuwbal kamer gebouwd – de naam is bedacht door de vrouw van Szydagis, de taalkundige Kel Szydagis. Met die detector hopen ze vooral WIMP’s met lage massa te kunnen detecteren. Hier het vakartikel waarin meer over deze bijzondere methode om donkere materie te detecteren wordt verteld. Bron: Astronomy.

Reacties

  1. Jammer dat we met ons zonnestelsel precies in een baan zitten rond de kern van onze melkweg waar geen donkere materie te bekennen is. Onze galactische baansnelheid komt precies overeen met de berekende snelheid volgens Newton & Kepler zonder noodzaak voor DM.

  2. Op zich klopt het wel wat je zegt, dat in ons gedeelte van de Melkweg de rotatiesnelheid dusdanig is dat Newton en Kepler ‘m kunnen verklaren zónder DM (leuk onderwerp voor een nieuwe Astroblog overigens), Pas in de buitengebieden van sterrenstelsels komt er een eind aan de verwachte afname van de rotatiesnelheid en blijft die snelheid vlak, hetgeen niet met N&K kan worden verklaard, maar wel met DM óf met MOND. Maar dat de rotatiesnelheid hier conform N&K is wil niet zeggen dat er ook helemaal geen DM in de buurt is. Alle modellen gaan zo’n beetje uit van een uniforme verdeling van DM met een lichte concentratie in het midden. Dus ook hier zou donkere materie moeten zijn, wat detecteerbaar is.

  3. Angele van Oosterom zegt

    Van BBC Earth nog een aardig artikel over vergelijk heelal met glas supergekoeld water (ook het thema in sf novelle Cats Cradle van Kurt Vonnegut);
    http://www.bbc.com/earth/story/20150602-how-will-the-universe-end

  4. Dat zou een mooie zijn. DM heeft geen interactie met Baryonische materie, behalve dan door zwaartekracht. Of toch wel? Of toch niet? Of toch wel?

    Straks veranderd het water in ijs.Maar wat was het nou…euh….tsja.

    Het enige bewijs dat DM bestaat (waar ik zéer sceptisch over ben) móet uit een stoffig kantoortje komen, waar men een theoretisch model opstelt, dat niet alleen overeenkomt met observaties, maar ze ook kan voorspellen.

    Overigens is MOND een theorie die observaties als uitgangspunt neemt, en daar een formule van is geknutseld. Hij gaat óok vaak niet op.

    http://1.bp.blogspot.com/-_kolTTdXqKo/TW6kwLAYOII/AAAAAAAABgA/l1bSbWJQpno/s1600/MondFail.jpeg

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: