암흑 물질에 대한 새로운 사냥

이 세상에는 두 종류의 어둠이 있습니다. Jodi Cooley는 둘 다 알고 있습니다.

눈을 감을 때마다 우리가 경험하는 첫 번째 종류. Cooley 박사와 동료들이 지구 표면 아래 2km에 위치한 지하 연구 시설인 SNOLAB에 도달하기 위해 작업 중인 광산의 중심부로 여행하는 동안 그들을 어둠이 둘러싸고 있습니다.

그 다음에는 더 신비로운 종류가 있습니다. 어둠은 빛의 부재가 아니라 우리가 알고 있는 물질 세계로부터의 완전한 분리로 정의됩니다. 이것이 암흑물질의 암흑이다. 지금까지 먼 은하계에 대한 중력 영향을 통해서만 그 모습을 드러낸 미지의 물질입니다. 이것은 다른 천문학적 효과와 결합되어 과학자들이 암흑 물질이 우주 전체 질량의 85%를 차지한다고 추정할 수 있게 해주었습니다. 그것이 사실이라면, 그것은 결코 느낄 수 없는 유령 같은 바람처럼 우리 몸을 통과하면서 우리 옆에 존재하고 있을 것입니다.

그리고 SNOLAB은 그것을 찾을 수 있는 세계 최고의 장소일지도 모릅니다.

2022년 SNOLAB의 전무이사가 된 입자물리학자 조디 쿨리(Jodi Cooley)는 연구소의 25년 역사상 가장 바쁜 시기 중 하나를 감독하고 있습니다.

작년에 SNOLAB의 이사직을 맡은 미국 입자물리학자 Cooley 박사는 "우리가 다른 연구실에 비해 갖는 장점은 깊이입니다."라고 말했습니다.

엄청난 양의 암석은 SNOLAB이 세계 최고의 지하 연구실이라는 명성을 높이게 된 핵심입니다. 왜냐하면 SNOLAB은 지속적으로 지구 표면에 쏟아지는 우주선을 차단할 수 있기 때문입니다. 기존 실험실에서는 암흑 물질 입자의 바스락거리는 소리처럼 희귀하고 미묘한 것을 검색하기 위해 만들어진 모든 탐지기를 쉽게 압도할 수 있습니다.

연구소를 운영하는 전문 지원 직원과 광산 회사인 Vale, Ltd.가 감독하는 인프라가 결합되면 이 현장은 가장 강력한 궤도 우주 망원경도 할 수 없는 방식으로 우주의 본질을 조사할 수 있는 흔치 않은 기회를 제공합니다.

이것은 과학자들이 새로운 형태의 에너지나 전례 없는 힘을 가진 무기가 될 것임을 깨닫기 위해 경쟁하는 크리스토퍼 놀란의 영화 오펜하이머에 묘사된 물리학이 아닙니다. 암흑물질 탐색에서 중요한 것은 좀 더 근본적인 것입니다. 그것을 발견한다는 것은 우리 존재를 뒷받침하고 우주의 진화를 형성하는 법칙에 대한 더 깊은 이해의 문을 여는 것을 의미합니다. 그 지식이 지금으로부터 한 세기를 어디로 이끌지는 상상을 초월합니다. 하지만 가까운 시일 내에 노벨상 수상이 거의 확실시될 것입니다.

Cooley 박사는 “우리가 첫 번째로 긍정적인 탐지를 했다면 상금이 곧 도착할 것이라고 생각합니다.”라고 말했습니다.

그것은 헛된 자랑이 아닙니다. 2000년대 초반 이 연구소가 서드베리 중성미자 관측소(Sudbury Neutrino Observatory)로 알려졌을 때 과학자들은 이곳에서 획기적인 측정을 수행하여 나중에 노벨상을 받았습니다. 그 당시 그들의 채석장은 태양 중성미자였습니다. 태양의 핵심에서 태어나 몇 분 후에 지구에 도달하고 단단한 암석을 통과하여 지하 탐지기에 신호를 보낼 수 있는 순간적인 아원자 입자였습니다.

이 연구실의 주요 기여는 중성미자가 소량의 질량을 운반하고 카멜레온처럼 한 유형에서 다른 유형으로 바뀔 수 있다는 것을 증명하는 데 도움을 준 것입니다. 이는 입자물리학의 표준모델(쿼크, 전자, 중성미자 및 과학자들이 발견한 물질 세계의 다른 모든 구성 요소의 동작과 이들의 상호 작용을 지배하는 힘을 예측하는 이론)의 더 큰 틀에 매우 중요합니다. .

그러나 표준 모델에는 암흑 물질이 들어갈 자리가 없습니다. 대부분의 물리학자들은 암흑 물질이 중력을 통하는 것 외에는 다른 것과 상호 작용할 능력이 거의 또는 전혀 없는 완전히 다른 범주의 입자라고 의심합니다. 전혀 감지할 수 있다고 가정하면 찾기가 매우 어렵습니다.

입자물리학의 표준모형

발견된 모든 입자

지금까지 물리학자들과

그들 사이에 존재하고 예측되고 설명됩니다.