Taas ehkä pimeetä ainetta

Kisa siitä, kuka löytää ensimmäisenä pimeän aineen hituja kiihtyy. Viimeisin uutinen on, että Fermilabin Cryogenic Dark Matter Search kokeessa oltaisiin havaittu kaksi (2) hiukkasta, jotka ovat ehkä pimeätä ainetta, tuota mystistä avaruudessa lilluvaa materiaa, joka muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden massasta. Teorian mukaan pimeän aineen hidut ovat hankalia havaita, koska ne vuorovaikuttavat vain hyvin heikosti tämän näkyvän aineen kanssa. Tämä tarkoittaa myös sitä, että satunnainen pimee hitu todennäköisesti huitelisi vaikka Maan läpi ilman suurempaa vastusta, mutta hyvin pienellä todennäköisyydellä tämä hitu kopsahtaisi johonkin atomiin ja luovuttaisi sille energiaa. Kokeen idea on karkeasti laittaa syvälle hylättyyn kaivokseen ilmaisin ja odottaa pöntön vieressä, jos joku satunnainen pimee hitu vaikka törmäisi siihen. Kaikki muu tavallinen roina kosmisista säteistä suodattuu ympäröivään kallioon, koska koe on syvällä maan uumenissa. Idea on sama kuin neutriinokokeissa kuten massiivisessa Super-Kamiokandessa. Ongelma on vaan se, että neutriinoista ja mahdollisesti radioaktiivisten ydinten hajoamisesta muodostuvat hidut voivat tuottaa vääriä hälytyksiä ja tätä kohinaa on joskus hankala suodattaa pois.

No mikäs on sitten evidenssi. Tutkijat sanovat, että 75% todennäköisyydellä hidut ovat teorioiden ennustamia pimeän aineen hituja eli WIMP:ejä.  75%? Beg your pardon vaan. Yleensä hitufysiikan kokeissa statistinen 3σ luottamusväli eli 99.7% todennäköisyys on jonkinlainen evidenssi uudesta hiukkasesta ja löytöä voi ruveta juhlimaan shamppispullojen kanssa vasta 5σ luottamusvälillä eli silloin erheen mahdollisuus on alle yksi miljoonasta. Näyttää siltä, että vähän yksi sun toinenkin ryhmä on valmis julkaisemaan näitä kelvottoman statistiikan tuloksia, koska tiedelehdistö on niin valmis imemään kuin sieni pienetkin positiiviset viitteet uudesta fysiikasta. Tieteellisest näillä tuloksilla ei ole mitään muuta arvoa kuin antaa korkeintaan joku pieni vinkki johonkin (mahdollisesti väärään) suuntaan.

Ongelma näissä epämääräisissä tuloksissa on se, että mitä enemmän kokeita tehdään sitä todennäköisempää on, että puhdas sattuma antaa vääriä tuloksia. Julkaise tämä tulos Naturessa ja unohda kaikki ne loput muut kokeet, jotka eivät antaneet yhtä hienoja tuloksia. Tämä muistuttaa vähän sitä, kun heitetään tarpeeksi montaa noppaa kolme kertaa peräkkäin niin viimein jollain nopalla saat takuulla kolme kutosta. Statistiikassa väärän positiivisen mahdollisuus koetetaan eliminoida Bonferroni korjauksilla, mutta fysiikkan kokeisiin tätä on vähän hankala yleistää. Mikä on validi koe ja mikä ei? Mikä on validi negatiivinen tulos? Kuvaavaa on, että tämä uusin koe arvioidaan vähentävän italialaisen DAMA-kokeen uskottavuutta, jonka ennustukset viittasivat vähän toiseen suuntaan.

Ei siis mitään uutta auringon alla vielä. Cernin LHC on kohta tuontantokäytössä ja sillä WIMP:ien löytyminen lienee paljon helpompaa. Cernin mukaan viime viikonlopun koeajossa on saatu jo 50,000 eventtiä 2.36 TeV ennätysenergiassa. Mutta nyt LHC on pistetty joulupakettiin ja fysiikka siirtyy seuraavalle vuosikymmenelle.

Mainokset