DNA pomoże w wykrywaniu i badaniu ciemnej materii
Układ Słoneczny przemieszcza się przez wszechświat z prędkością 370 km/s. Wraz z nim przemieszcza się Ziemia, która na swojej drodze napotyka ciemną materię. Wykrywacze ciemnej materii, jak XENON1T, rejestrują zderzenia z cząstkami ciemnej materii. Jednak nie określają, z jakiego kierunku nadeszła cząstka. A to poważnie ogranicza możliwości badawcze.
XENON1T to wyjątkowe urządzenie. To jeden z najczulszych wykrywaczy ciemnej materii, w którym zaobserwowano najrzadsze zjawisko we wszechświecie, wykryto tajemnicze sygnały, a naukowcy zaproponowali kilka interesujących pomysłów na ich interpretację.
Teraz Ciaran O'Hare i jego koledzy z University of Sydney przetestowali projekt nowego detektora ciemnej materii, który nie tylko wykryje obecność jej cząstek, ale również określi kierunek, z którego nadeszły. Uczeni przeprowadzili pierwszą symulację działania ich wykrywacza i poinformowali o bardzo obiecujących wynikach.
Nowy wykrywacz ciemnej materii ma bazować na DNA. Podwójne helisy kwasów nukleinowych miałyby tworzyć gęsty las zwisając z warstw złotych płacht. Pozycja każdej z nici DNA byłaby znana z nanometrową dokładnością.
Gdy cząstka ciemnej materii trafi do takiego wykrywacza i uderzy w którąkolwiek z nici DNA, rozbije ją, a odłamane fragmenty wpadną do położonego poniżej specjalnego układu mikroprzepływowego. Za pomocą techniki PCR potrafimy precyzyjnie badać sekwencję par bazowych kwasów nukleinowych, zatem będziemy mogli z nanometrową precyzją określić oryginalną pozycję każdego z odłamanych fragmentów, stwierdzają naukowcy. W ten sposób możliwe będzie śledzenie trasy cząstek ciemnej materii w detektorze.
Pomysł detektora ciemnej materii opartego na DNA pojawił się już w 2012 roku. Teraz po raz pierwszy udało się przeprowadzić symulację pracy takiego detektora, by sprawdzić, czy ma on szansę działać. Badacze wzięli pod uwagę różne potencjalne typy cząstek, różne energie i kierunki. Doszliśmy do wniosku, że oparty na DNA detektor byłby ekonomicznym, przenośnym i potężnym wykrywaczem nowych cząstek, stwierdzają uczeni.
Nowy detektor byłby znacznie mniejszy i tańszy niż obecnie istniejące i budowane wykrywacze ciemnej materii. Nie jest jednak doskonały. Detektor DNA nie jest w stanie dostarczyć wystarczająco dużo informacji, by móc określić rodzaj cząstki czy jej dokładną energię. Dlatego też takie wykrywacze będą prawdopodobnie używane jako uzupełnienie tych tradycyjnych.
Komentarze (4)
peceed, 3 czerwca 2021, 12:52
To oznacza, że każda cząsteczka jest dresem swojej pozycji w detektorze - całkiem sprytne, tylko że oznacza to indywidualne tkanie gigantycznej ilości cząsteczek.
Jedyną możliwością na szybkie usprawnienie procesu jaką widzę to namnożenie jednej i unikalnej sekwencji bazowej z odpowiednimi unikalnymi "slotami" a następnie selektywne użycie CRISPR przez specjalne periodyczne maski przestrzenne.
Śledzenie trasy ciemnej materii w detektorze jest niemożliwe. Już pojedyncza interakcja z detektorem jest zjawiskiem nadzwyczajnie rzadkim, śledzenie trasy wymagałoby skorelowanych pomiarów pochodzących od pojedynczej cząsteczki - to niewykonalne!
Interakcja musiałaby wybić zwykłą cząsteczkę i nadać jej ten sam (albo z zależnością funkcyjną) kierunek co wyłapana cząsteczka ciemna, do tego z energią na poziomie jonizacyjnym pozwalającą na przenikanie przez materię detektora w stopniu umożliwiającym określenie kierunku - słabo to widzę.
powinno być "z nici DNA"
pogo, 3 czerwca 2021, 22:25
Nie wiem czy to tak dobrze, że jest akurat dresem, może lepiej by była garniturem, kostiumem kąpielowym, czy dowolnym innym strojem sytuacyjnym?
Co do reszty, też podczas czytania artykułu miałem poważne wątpliwości czy da się rozpoznać jakiego typu cząstka trafiła w detektor, bo bez tego, możemy wykrywać dowolne cząstki, które nie mają nic wspólnego z tym, co chcemy badać.
Może coś jest w materiale źródłowym, ale ja jestem za leniwy...
thikim, 4 czerwca 2021, 10:26
Rejestrują? O - gdzie informacja o tym "rejestrowaniu"? Czyżbym przegapił takie epokowe odkrycie?
Niczego jeszcze nie zarejestrowały (związanego z DM, bo inne rzeczy tak). Ale to że nie określiły z jakiego kierunku to poważnie ogranicza możliwości badawcze.
Ale na pewno:
Tak, na pewno wykryje.
Najpierw pomyślałem że masz rację. Ale potem przeczytałem artykuł. Tobie to też polecam. Bo tu nie chodzi o skorelowane pomiary.
Oczywiście przy zastrzeżeniu - że ten model wykrywania ma jakikolwiek sens. Bo najpewniej nie ma. Miałby tylko wtedy gdyby DM spełniała warunki do jakich ten detektor zbudowano. A pewnie nie spełnia.
Ale jeśli rzeczywiście da się w ten sposób wykryć cząstkę DM to i dałoby się określić kierunek.
1400 metrów pod górą.
Łapie dużo rzeczy, ale nic co zasługiwałoby na miarę odkrycia DM. W pierwotnej wersji nie wykrył nic. Potem zmienili metodologię i zaczęli szukać w szumach.
Ocena jest ilościowa. Był nadmiar oddziaływań to mieli nadzieję że to aksjony. Ale nie ma na to żadnego dowodu. Jest kilka wyjaśnień. Dlatego do odkrycia wciąż nie doszło.
peceed, 4 czerwca 2021, 16:33
Dzięki za zmarnowanie kawałka życia. Poziom śmieciowy. Tylko pretekst aby pomielić jakimiś obliczeniami w komputerze.
Oczywiście że chodzi o skorelowane pomiary, tylko wtedy jest sens stosowania wysokiej precyzji. Inaczej informacja o tym w której cząsteczce/miejscu doszło do reakcji z ciemną materią jest zupełnie bezużyteczna. Ponieważ ciemna materia jest ciemna, szanse na wielokrotny pomiar tej samej cząsteczki wynoszą praktyczne zero.
Zatem siłą rzeczy musimy rozpatrywać oddziaływanie zwykłej materii po zderzeniu licząc że oddziaływanie było mało sprężyste.
A detektor ten nie będzie działał, bo to zlepek idei a nie projekt jakiegokolwiek realistycznego urządzenia. Nie przejmują się, że technologie którymi chcą się posłużyć dzielą rzędy wielkości dla których one działają, i mają pewne "detale" które zajmują miejsce w skali makro. Na szczęście gramatyka angielska zniesie wszystko. Takie czasy, że nawet w ścisłych dyscyplinach pisze się eseje a nie tworzy realne projekty inżynieryjne.