Gobaith newydd yn y gwaith o chwilio am fater tywyll wrth i'r offeryn mwyaf sensitif o'i fath ddechrau ei arbrawf gwyddonol cyntaf

Mae'r gwaith o chwilio am ronynnau ysgafn iawn y credir eu bod yn flociau adeiladu mater tywyll ar y gweill.

Mae tîm rhyngwladol o wyddonwyr, dan arweiniad Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) ac sy’n elwa ar arbenigedd Prifysgol Caerdydd, wedi dechrau arbrawf Chwilio am Unrhyw Ronyn Golau (ALPS II).

Mae ALPS II neu'r arbrawf 'golau sy’n disgleirio drwy wal' yn ymestyn cyfanswm hyd o 250 metr ac yn anelu at ddod o hyd i ronyn elfennol newydd.

Os canfyddir ei fod yn bodoli, dywed y tîm y byddai'r gronyn yn cynnig atebion i gyfres gyfan o broblemau sy'n peri dryswch i ffisegwyr ar hyn o bryd, gan gynnwys cyfansoddiad mater tywyll.

Yn ôl y cyfrifiadau cyfredol, dylai mater tywyll fod tua phum gwaith mor helaeth â mater arferol, sy'n cynnwys yr atomau sy'n ffurfio’r sêr, y planedau, bodau dynol a phob gwrthrych gweladwy arall yn y Bydysawd.

Dyma a ddywed yr Athro Hartmut Grote, o’r Sefydliad Archwilio Disgyrchiant yn Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth Prifysgol Caerdydd ac sy’n rhan o dîm ymchwil ALPS II: “Rydyn ni wedi cyfrannu ein harbenigedd a’n gwaith at y gwaith gosod optegol a gofalus sy’n gwneud arbrofion blaengar megis un ALPS II yn bosibl.

“Mae arbrawf ALPS II yn defnyddio llawer o’r technegau optegol a ddefnyddir hefyd ar gyfer canfodyddion tonnau disgyrchiant laser-interfferometrig, sef ein maes arbenigedd penodol. Mae defnyddio technegau o’r fath ar gyfer dirgelion sydd heb eu datrys o hyd ym maes ffiseg sylfaenol yn rhan o’n consortiwm ‘Quantum-Enhanced Interferometry’ yn y DU, sydd wedi cefnogi ein cyfraniad i ALPS II.”

Gan ddefnyddio pedwar ar hugain o fagnetau uwch-ddargludo wedi'u hailgylchu o Gyflymydd y Cylch Hadronau-Electronau (HERA), sef paladr laser dwys, technegau mesur tonnau manwl a chanfodyddion hynod sensitif, mae'r ymchwilwyr yn gobeithio cynhyrchu acsionau neu ronynnau sy’n debyg i acsionau.

Credir bod gronynnau o'r fath ond yn adweithio'n wan iawn â mathau hysbys o fater, sy'n golygu na ellir eu canfod mewn arbrofion sy’n defnyddio cyflymyddion.

Nod ALPS yw goresgyn hyn drwy greu maes magnetig cryf lle gellir trawsnewid gronynnau golau yn ronynnau sy’n debyg i acsionau cyn mynd yn olau unwaith eto.

Dyma a ddywedodd yr Athro Beate Heinemann, Cyfarwyddwr Ffiseg Gronynnau DESY: “Mae syniad arbrawf megis un ALPS wedi bodoli ers mwy na 30 mlynedd.

“Gan ddefnyddio cydrannau a seilwaith yr hen gyflymydd HERA, ynghyd â thechnolegau o’r radd flaenaf, rydyn ni bellach yn gallu gwireddu ALPS II drwy gydweithredu’n rhyngwladol am y tro cyntaf.”

Cynigiwyd arbrawf ALPS yn wreiddiol gan ddamcaniaethwr DESY, Dr Andreas Ringwald, a oedd hefyd yn gyfrannwr hollbwysig wrth ddarparu cymhelliant damcaniaethol yr arbrawf yn sgil ei gyfrifiadau ar ymestyn y Model Safonol.

Ychwanegodd Dr Ringwald: “Roedd ffisegwyr arbrofol a damcaniaethol yn cydweithio’n agos iawn ar ALPS. Y canlyniad yw arbrawf sydd â photensial unigryw i ddarganfod acsionau, a hwyrach byddwn ni hyd yn oed yn gallu eu defnyddio yn y pen draw i chwilio am donnau disgyrchiant amledd uchel.”

Mae prosiect ar y cyd ALPS II yn dwyn ynghyd arbenigedd o saith sefydliad ymchwil rhyngwladol: DESY, Sefydliad Max Planck er Ffiseg Ddisgyrchol, Sefydliad Ffiseg Ddisgyrchol Prifysgol Leibniz Hanover, Prifysgol Caerdydd, Prifysgol Florida, Prifysgol Johannes Gutenberg Mainz, Prifysgol Hamburg a Phrifysgol De Denmarc.