Kinetička detekcija astročestica


Eksperimentalno istraživanje slabo međudjelujućih laganih čestica (Weakly Interacting Slim Particles ) dobilo je u zadnjem desetljeću novi zamah. Procesi u kojima sudjeluju vidljivi su na niskim energijama koje su nedostupne modernim sudaračima česticima. Naravno, rezultati upotpunjuju i komplementarni su rezultatima dobivenim na visokim energijama. WISP čestice su zanimljive sa nekoliko aspekata; eksperimentalni dokaz njihovog postojanja riješio bi problem postojanja tamne tvari u Svemiru (aksioni), očuvanja simetrije u jakim nuklearnim reakcijama (aksioni) i postojanja tamne energije (čestice kameleoni). Otkrivanje WISP čestica provodi se različitim uređajima i sa različitim metodama ovisno o svojstvima česticama koje su objekt istraživanja. Na primjeru aksiona čije je postojanje teoretski predviđeno prije 50 godina, može se prikazati bogatstvo tehnika i metoda; od solarnih teleskopa koji su usmjerni u Sunce koje je njihov potencijalni izvor (CAST eksperiment, CERN),  preko supervodljivih rezonantnih šupljina koje traže aksione u hipotetskom galaktičkom halou (ADMX), do zemaljskih izvora gdje se navedene čestice proizvode i detektiraju u laboratoriju (ALPS, DESY). Ovdje su navedeni najveći odnosno najduže postojeći eksperimenti, dok su trenutno aktivni deseci eksperimenata koji sudjeluju u potrazi za aksionima , odnosno općenito za WISP česticama. Za ovo istraživanje zanimljive su nam čestice kameleoni iz kategorije WISP čestica, budući da one imaju poseben način međudjelovanja sa tvarima čiji je intenzitet razmjeran gustoći tvari koja ih okružuje. Njihov poseban način međudjelovanja nam omogućuje kinetičku detekciju, budući da u sudaru sa čvrstim površinama one bivaju odbijene, te mijenjajući svoju količinu gibanja mijenjaju količinu gibanja udarene površine. Teoretski, tok čestica kameleona sa Sunca bi tlakom zračenja na površinu, koja je u naravi tanka membrana, uzrokovao njene nanometarske pomake koji mogu biti izmjerene pomoću optičkih rezonantnih šupljina. Ustrojstvom Centra za mikro nano tehnologije i znanosti Sveučilište u Rijeci je dobilo jedinicu koja je u mogućnosti izmjeriti takve pomake, te otvoriti novu stranicu u Fizici gdje astročestice bivaju otkrivene pomoću optomehaničkim tehnikama i uređajima.

Vanjske poveznice

- CERN Bulletin
- CERN Newsletter
- CERN Courier

- Znanstveni centar izvrsnosti za napredne materijale i senzore
- Fermilab Collaboration


Istraživački tim
Giovanni Cantatore, prof. giovanni.cantatore@ts.infn.it
Nenad Kralj, mag.phy

doc.dr.sc. Marin Karuza

Odjel za fiziku

e-pošta: mkaruza@gmail.com

Marin Karuza
Uniri