| Kakšen delec je WIMP? Je res iz teh delcev sestevljena temna snov? |
Za kratico WIMP (Weakly Interacting Massive Particle) se skriva skupna oznaka za nek še neodkrit masiven delec, ki le šibko interagira s snovjo, z njegovim obstojem pa bi lahko pojasnili uganko manjkajoče snovi v vesolju. Z opazovanjem gibanja galaksij so namreč astronomi opazili, da le to ustreza večji gostoti mase kot jo lahko pripišemo vidnim objektom- zvezdam, meglicam… To tako imenovano temno snov, ki ne seva in je zato s teleskopi ne moremo zaznati neposredno, bi lahko sestavljali planeti kot je naša Zemlja, to je delci proton, nevtron in elektron ki gradijo atome snovi okoli nas, seveda pa je prav tako mogoče, da nevidno snov v vesolju sestaljajo neki drugi, še neodkriti delci. Ti delci bi morali biti dovolj masivni, da bi lahko z relativno majhno številsko pogostostjo še vedno dosegli dovolj veliko gostoto snovi, predvsem pa bi morali le šibko interagirati z običajno snovjo. V nasprotnem primeru bi jih namreč že opazili. Celoten razred tovrstnih kandidatov za osnovnega gradnika temne snovi si je prislužil skupno ime WIMP.
Teoretični fiziki so predlagali kar nekaj možnih kandidatov za gradnike temne snovi: masivne Diracove nevtrine, kozmione, in delce, ki nastopajo v supesimetričnih teorijah, katerih mase se gibljejo v območju od nekaj GeV do nekaj sto GeV (za primerjavo, proton ima maso okoli enega GeV, elektron pa približno dvatisočkrat manjšo). Prve predlagane kandidate za delce WIMP, četrto generacijo težkih nevtrinov, so eksperimenti že ovrgli, kot mogoči kandidati pa še vedno ostajajo delci iz supersimetričnih teorij. Supersimetrične teorije predpostavijo obstoj dodatne simetrije med fermioni (delci s polcelim spinom) in bozoni (delci s celoštevilčnim spinom). Vsakemu od poznanih delcev tako pripišejo njegovega supersimetričnega partnerja, fermionom bozonskega, medtem ko bozonom fermionskega. V vseh realističnih supersimetričnih teorijah tako obstaja nov stabilni delec (torej tretji poleg elektrona in protona- nevtron namreč razpada, če ni vezan v jedru). Navadno je to nov nevtralni delec, tako imenovani nevtralino, ki velja za zelo resnega kandidata gradnika temne snovi, če se seveda izkaže supersimetrija kot resnična simetrija narave.
Čeprav delci WIMP interagirajo zelo šibko s snovjo, so v principu še vedno opazljivi. Seveda morajo biti tovrstni eksperimenti zastavljeni zelo pazljivo, izogniti se morajo velikemu ozadju drugih procesov, ki bi lahko posnemali tipično reakcijo, ki bi jo sprožil WIMP. Zanimivo je na primer kako se bodo tovrstnih problemov rešili pri Evropskem eksperimentu CRESST. Tu bodo uporabili zelo občutljive kriogene kalorimetre, ki jih bodo postavili globoko v osrčje gore Gran Sasso v Italiji. S kalorimetri ciljajo na majhno spremembo temperature, ki bi jo povzročil WIMP, ko bi se sipal na snovi v detektorju. V ta namen bodo ohladili wolframov detektor na 15 mK, to je blizu temperature prehoda med superprevodno in normalno prevodno fazo wolframa. Tako bo že neznatna sprememba temperature pustila opazne spremembe v električni prevodnosti.
Ravno tako zanimiva je tudi možnost posredne detekcije delcev WIMP, pri kateri bi uporabili sonce kot svojevrsten pretvornik. Delce WIMP iz bližine našega osončja namreč gravitacijski privlak sonca usmeri proti soncu, kjer se nato prek sipanja na atomih ujamejo v osrčju sonca . Ker so nevtralini sami sebi antidelci, bi se ob morebitnih medsebojnih trkih anihilirali, pri čemer bi nastala dva viskoenergetska nevtrina. Z opazovanjem toka visokoenergetskih nevtrinov, ki bi imeli višjo energijo od običajnih nevtrinov, ki nastajajo ob jedrskih reakcijah v soncu, bi tako lahko presodili o naravi temne snovi.
Nekaj več o WIMP si lahko preberete na:
http://www.astro.princeton.edu/~dns/MAP/Bahcall/node8.html
http://webnt.physics.ox.ac.uk/documents/Research/particle.htm
http://cfpa.berkeley.edu/home.html
