Η επιτάχυνση της σκοτεινής ύλης μπορεί να κάνει ευκολότερη την ανίχνευσή της

Τα περισσότερα πειράματα που σχετίζονται με την έρευνα για τη σκοτεινή ύλη αναζητούν στοιχεία σωματίων σκοτεινής ύλης από τις συγκρούσεις τους με ηλεκτρόνια ή πυρήνες σε έναν ανιχνευτή. Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει ότι τα σωμάτια σκοτεινής ύλης μεταδίδουν σημαντική ενέργεια σε άλλα σωμάτια κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Όμως η ενέργεια ορισμένων υποτιθέμενων ειδών σκοτεινής ύλης, όπως η ανελαστική σκοτεινή ύλη και η ισχυρά αλληλεπιδρώσα σκοτεινή ύλη, είναι ανεπαρκής για αυτή τη μέθοδο ανίχνευσης. Πρόσφατα, ο Harikrishnan Ramani, από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Berkeley και το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence-Berkeley, και οι συνάδελφοί του πρότειναν έναν τρόπο για να ενισχύσουν τις ενέργειες των χαμηλής ενέργειας σωματίων σκοτεινής ύλης, δυνητικά επιτρέποντας έναν ανιχνευτή να τα εντοπίσει.

Η τεχνική εκμεταλλεύεται μακράς διάρκειας διεγερμένες καταστάσεις των ατομικών πυρήνων που ονομάζονται μετασταθή πυρηνικά ισομερή. Αν ένα χαμηλής ενέργειας σωμάτιο σκοτεινής ύλης συγκρούεται με ένα από αυτά τα ισομερή, ο Ramani και οι συνεργάτες του προβλέπουν ότι η σύγκρουση θα μπορούσε να επιταχύνει το σωμάτιο σκοτεινής ύλης σε μια υψηλότερη ενέργεια. Η σύγκρουση θα οδηγούσε επίσης το ισομερές να διασπαστεί και να παραχθούν φωτόνια που θα μπορούσαν να ανιχνευτούν. Επιπροσθέτως, αν το επιταχυνόμενο σωμάτιο σκοτεινής ύλης στη συνέχεια εισέλθει σε ένα ανιχνευτή σκοτεινής ύλης, ο ανιχνευτής μπορεί να είναι δυνατόν να το δει.

Τοποθετώντας έναν συμβατικό ανιχνευτή σκοτεινής ύλης κοντά σε ένα απόθεμα μετασταθών πυρηνικών ισομερών, ο Ramani και οι συνεργάτες του αναφέρουν ότι οι ερευνητές θα μπορούσαν αμέσως να χρησιμοποιήσουν την προτεινόμενη τεχνική τους. Η ομάδα υποστηρίζει τη χρήση μετασταθών ισομερών ταντάλιου, βάριου, λουτήτιου ή άφνιου ως «επιταχυντές σκοτεινής ύλης». Τα ισομερή αυτά έχουν χρόνους ημιζωής που κυμαίνονται από λίγα λεπτά μέχρι περισσότερο από την ηλικία του σύμπαντος. Ορισμένα βρίσκονται στην φύση και άλλα είναι υποπροϊόντα των πυρηνικών αντιδραστήρων, ιατρικών θεραπειών ή προηγουμένων επιστημονικών πειραμάτων.